close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1116.Элементы систем автоматики учеб.-метод. пособие для практ. занятий студентов спец. 140604 Сиб

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ
Учебно-методическое пособие для практических занятий
Электронное издание
Красноярск
СФУ
2012
УДК 681.51(07)
ББК 32.965я73
Э456
Составители: Б.С. Заварыкин, Е.В. Гаврилова, В.В. Павлов
Э456 Элементы систем автоматики: учеб.-метод. пособие для практических
занятий [Электронный ресурс] / Б.С. Заварыкин, Е.В. Гаврилова, В.В.
Павлов. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. – 1 диск. –
Систем. требования: PC не ниже класса Pentium I; 128 Mb RAM; Windows
98/XP/7; Microsoft Word 97-2003/2007.– Загл. с экрана.
В пособии рассмотрены примеры расчета параметров силовых элементов, входящих
в систему автоматизированного электропривода. Приведен пример расчета системы
управления технологического процесса и составления программы, обеспечивающей
инициализацию системы, а также примеры расчета надежности основных элементов,
входящих в систему управления автоматизированным электроприводом.
Предназначено для студентов специальности 140604 «Электропривод и автоматика
промышленных установок и технологических комплексов».
УДК 691.51(07)
ББК 32.965я73
© Сибирский
федеральный
университет, 2012
Учебное издание
Подготовлено к публикации редакционно-издательским
отделом БИК СФУ
Подписано в свет 16.03.2012 г. Заказ 6892.
Уч.-изд. л. 1,66, 776 Кб.
Тиражируется на машиночитаемых носителях.
Редакционно-издательский отдел
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Тел/факс (391)206-21-49. E-mail rio@sfu-kras.ru
http://rio.sfu-kras.ru
2
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Целью проведения практических занятий является закрепление
теоретических знаний, полученных студентами специальности 140604 при
изучении дисциплины «Элементы систем автоматики».
Занятие 1
Задача 1. Рассчитать коэффициент усиления К у и ограничение выходного
напряжения U нас усилителя, коэффициент обратной связи по напряжению К о.н
УП, обеспечивающие статизм внешней характеристики УП в нормальном
режиме δ з.ном , при условии, что УП имеет линейную характеристику
управления с неизменным коэффициентом усиления Ê ï , выходное номинальное
напряжение U ном , номинальный статизм без обратной связи δном и жёсткую
внешнюю характеристику (δ з.ном ) в диапазоне изменения тока нагрузки от 0 до
двойного номинального значения 2Iном .
Данные для расчёта приведены в табл. 1
Таблица 1
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Кп
U ном
δ ном
5
5
5
4
8
8
8
10
10
10
12
9
9
9
11
115
230
440
230
115
230
440
115
230
440
230
300
230
115
440
2,5
5,0
7,5
4,0
3,5
5,5
6,0
4,0
5,6
7,5
6,5
5,3
6,2
4,5
4,8
Примечание: Для вариантов 1 - 15 δ з.ном =1,25%;
16 - 31 δ з.ном =1,5%;
32 - 47 δ з.ном =1,05%.
3
Задача 2. Определить, как изменится статизм внешней характеристики
УП с данным задачи 1, если ввести дополнительно с помощью положительной
обратной связи по напряжению на уровне 2Iном = const .
Занятие 2
Задача 3. Рассчитать коэффициент усиления и минимальное
сопротивление в зоне прерывистых токов ТП, имеющего следующие данные:
индуктивность нагрузки Ld = 0; максимальное значение линейно
изменяющегося опорного напряжения U nm = 10В; угловой интервал рабочего
участка опорного напряжения φ л = 3000; номинальное вторичное напряжение
трансформатора U 2 л.ном = 208В; напряжение короткого замыкания
трансформатора Uк ,%; относительные потери мощности короткого замыкания
трансформатора ΔPk Sном ; напряжение сети U с.ном = 380В; мощность
трансформатора Sном , кВА.
Данные для расчёта приведены в табл. 2.
Таблица 2
Номер
Sтр , кВА
U k ,%
ΔPk Sном ,%
варианта
1
10
5.0
10
2
10
3.5
6.0
3
10
2.5
4.0
4
7,5
5.0
10
5
7,5
3.5
6.0
6
7,5
2.5
4.0
7
5,5
5.0
10
8
5,5
3.5
6.0
9
5,5
2.5
4.0
10
6,5
3,25
8,0
11
5,75
2,75
5,0
12
4,75
3,75
7,7
13
4,25
4,0
9,0
14
5,25
4,25
8,5
15
4,75
5,25
7,5
Примечание: Для вариантов 1 - 15 принять схему ТП – трёхфазную; 16 31 – шестифазную; 32 - 47 – сдвоенную трёхфазную с уравнительным
реактором.
Занятие 3
Задача 4. Рассчитать коэффициент усиления и электромагнитную
постоянную времени возбуждения генератора имеющего следующие данные:
4
= 460В; Iном = 435А; n, об мин ; Iв =8.15; Wв = 730 – на один полюс;
16.6Ом; а в = 1; Wя =135; 2а = 2; 2р = 4; Ф, Вб; при F,А.
Данные для расчёта приведены в табл. 3
U ном
Rв =
Таблица 3
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
n,
об мин
1500
1000
3000
1500
1000
3000
1500
1000
3000
1500
1500
1000
3000
1500
1000
3000
1500
1000
3000
1500
1000
3000
Ф,1
-2
• 10 ,
Вб
5,25
5,25
5,25
5,00
5,00
5,00
4,75
4,75
4,75
5,25
4,5
4,5
4,5
4.0
4.0
4.0
4.75
4.75
4.75
4.25
4.25
4.25
F,А.
Номер
варианта
n,
об мин
5500
5500
5500
5000
5000
5000
4750
4750
4700
4750
4000
4000
4000
4500
4500
4500
5250
5250
5250
4250
4250
4250
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
1000
1500
1000
3000
1000
1500
3000
1000
1500
3000
1500
1000
1500
3000
1500
1000
1500
1000
3000
1500
3000
1500
Ф,1
-2
• 10 ,
Вб
4.35
5.15
5.05
4.35
4.35
3.75
5,25
4,25
З,25
4,75
3,0
3,25
3,75
4,0
4,25
4,5
4,75
5,0
5,25
5,55
3,25
3,5
F,А.
4150
5350
5950
4750
4500
5250
4750
3750
4250
4750
3500
3750
4000
4250
4500
4750
5000
5250
5500
5750
3500
3750
Занятие 4
Задача 5. Рассчитать микропроцессорную систему управления
перемещением тележки по горизонтальной направляющей длиной L. Тележка
приводится в движение двигателем постоянного тока параллельного
возбуждения, управляемым преобразователем, который обеспечивает плавный
разгон и торможение с заданной интенсивностью Ки1 и Кий =dn/dt [об/мин за
сек] и дальнейшую работу двигателя с постоянной А. Преобразователь
управляется постоянным напряжением Uy по закону UВЫХ=Ky*Uy.
Микропроцессорная система управления обеспечивает защиту двигателя от
перегрузки по току Imax с выдержкой времени tЗ и превышения скорости Nmax
5
мгновенно. Программа должна обеспечивать движение в любую сторону.
Длина участка разгона и торможения с Ки1 равна LI, а с Ки2 равна L2. Полный
путь L разбивается на участки по параметру В. Датчик скорости выдает сигнал
Un. Передаточный коэффициент линейной скорости V через угловую скорость
n равен Kn=V/n [м/с/об/мин]. Предусмотреть контроль скорости на участке L1 и
включение тормоза в конце пути. Схемные решения блоков сопряжения
микропроцессорной системы с объектами управления и датчиками, типы
датчиков, ЦАП и АЦП принять по согласованию с руководителем.
Данные для расчета приведены в таблице 8.
Пример проектирования системы микропроцессорной техник для
управления технологическим процессом
Рассмотрим
процесс
проектирования
на
примере
проекта
микропроцессорной системы для управления перемещением тележки рабочей
машины по горизонтальной направляющей длиной L. Тележка рабочей машины
приводится в движение двигателем постоянного тока параллельного
возбуждения, управляемым преобразователем, который обеспечивает плавный
разгон и торможение с заданной интенсивностью Ки1 и Ки2 =dn/dt [об/мин за
сек] и дальнейшую работу двигателя с постоянной скоростью. Преобразователь
управляется постоянным напряжением Uу по закону Uвых=КуUу.
Микропроцессорная система управления обеспечивает защиту двигателя от
перегрузки по току Imах с выдержкой времени tз и превышения скорости Nmах
мгновенно. Программа должна обеспечивать движение в любую сторону.
Длина участка разгона и торможения с Ки1 равна L1 (рис.1), а с Ки2 равна
L2. Датчик скорости выдает сигнал Un. Передаточный коэффициент линейной
скорости V через угловую скорость n равен
Kn =
V
[
м/с
n об / мин
].
Предусмотрен
контроль скорости на участке L1 и включение тормоза в конце пути. Датчики
SА3 и SА4 на участке L1 должны срабатывать при прохождении тележки возле
них и воздействии на них постоянным магнитом. Датчики SА1 и SА2
используются для полной остановки тележки.
Рис. 1. Схема движения
Исходные данные: L=400м, L1=20 м; L2=50 м; Ку=11; UУ=±10 B; Ки1=1
об/мин за сек; Ки2=50об/мин; Кn=1 .10-3
об/мин, Un = 0,005 n.
6
м/с
об / мин
; Iмах=50 A; tз=0.4 с; Nмах= 2500
Расчет параметров движения
t1 =
2 ⋅ L1
2 ⋅ 20
=
= 200 c;
a1
1 ⋅ 10 − 3
1. Рассчитаем время прохождения участка L1
2. Ускорение на участке L1
al = Kи1 . Kna1 =1 .10-3 м/с2
3. Скорость в конце L1 находим по выражению
V1=al .tl = 1.10-3.200=0,2 м/с.
4. Частота вращения двигателя в конце пути (L1)
nl=Kи1 .tl= 1. 200 = 200 об/мин.
5. Время прохода участка (t2)
L2 =V1 t2 + а2 t22/2; а2 t22+ 2V1 t2- 2 L2
а2 = Ки2 Кn= 50·1·103 =0,05 м/с
0,05 t22 + 2·0,2 t2 - 2·50 = 0.
По расчёту:
t2 =40.9 с
6.Скорость в конце L2
V2= V1+ a2t2 = 0,2+0,05.40,9 = 2,245 м/c
7.Частоту вращения в конце L2 по выражению
n2= nl+ Kи2t2 = 200+50.40,9 = 2245 об/мин
(n2 - не должно превышать заданное максимальное значение nmax.)
8. Рассчитываем длину участка L3:
L3=L-2L1-2L2=260 м
9. Рассчиты ваем время движения на третьем участке:
t3 = L3/ V2= 115,8с.
Расчет параметров управления двигателем и преобразователем
1. Из уравнения скорости идеального ХХ
n0 = Uн/ СEФ
где Uн= Ку UУ 10·11 =110В;
определяем сЕФ
СEФ= Uн/ n0= 110/2500 =0,044 В/об/мин
2. Рассчитаем падение напряжения в якорной цепи Iя Rя для
номинального режима, используя формулу
nн = Uн- IяRя / СЕ Ф
где UН, сЕ Ф были рассчитаны выше,
IяRя= Uн- n2СEФ= 110- 2245·0,044= 5,5 В.
3. Найдем U2 - напряжение на двигателе в конце L2 и на L3, из условия,
что скорость в конце L2 и на L3 одинакова равна n2
U2= n2СEФ + IяRя = 2245 . 0,044+5,5 = 104.284.
4.Определим напряжение управления в конце L2
Uу2 = U2/ Ку=104,28/ 11 = 9,48
5.Найдем напряжение на двигателе в конце L1
7
U1= n1СEФ + Iя1Rя ,
где Iя1Rя падение напряжения в якорной цепи при скорости n1, находится из
соотношения
М1/М2= а1/а2= Ки1 /Ки2, а М= СEФ I2, то IянRя /Iя1 Rя 1= Ки1 /Ки2
Iя1Rя = 0,11 В
U1= n1СEФ + IяRя = 200.0,044+0,11 = 8,91 В
6. Определим напряжение управления в конце L1
Uу1 = U1/ Ку= 0,81
На основе расчетов параметров движения и параметров управления
двигателем и преобразователем строим диаграмму движения тележки (рис.2),
для этого необходимо знать полное время движения тележки t = 2tl +
2t2+t3=597,613c.
Определяем время дискретизации Δt и напряжение дискретизации
ΔU
1. Найдем промежуток времени Δt, через который на ЦАП должно
выводиться новое значение напряжения управления, учитывая, что изменения
значения напряжения управления не должно превышать 3% от полного
изменения напряжения на участке. Выбирается участок с наибольшим
ускорением L2.
Из подобия треугольников (рис. 2)
(UУl)/tl=3%/100%Δt,
тогда ΔUyl=(Uy2-Uyl)*Δt/t2-tl.
Получаем время дискретизации Δt=0.03-t2 = 7.227 с.
Рассчитываем напряжение дискретизации на первом участке ΔUyl=UУ1
Δt/t1 =0.029В.
Рассчитываем напряжение дискретизации на втором участке
ΔUy2=UУ2 Δt/t2 =0.284В.
Для дальнейших расчетов используется меньшая величина ΔUyl=0.029В.
Рис. 2. Диаграмма движения тележки
8
Определим разрядность ЦАП
ЦАП
используется
для
управления
СИФУ
преобразователя
управляющего двигателем. Стандартное напряжение на выходе ЦАП и входе
СИФУ Uref;= 10В.
Используя полученную величину ΔUyl и Uref, найдем коэффициент,
определяющий разрядность ЦАП
m = ΔUyl/Uref=0.0029
После перевода этого числа в двоичный код, получаем 0000000001.1
разрядность ЦАП равна 10.
Выбор датчика скорости
Датчиком скорости служит тахогенератор сигнал, с которого через
нормирующий усилитель подается на АЦП. Датчик скорости выбирается из
условия: nдc>nmах. Исходя из этого, выбираем датчик скорости (тахометр) типа
ТМГ-30П, возбуждаемый постоянными магнитами. Паспортные данные ТМГ I = 0,087A; nдc=4000об/мин; Rn = 2650 0м
30П; Р2 = 20Вт; U = 230В;
По условию выбранный датчик подходит. Для определения разрядности
АЦП построим характеристику изменения напряжения выходе датчика (рис. 3).
Рис. 3. Характеристика изменения напряжения на выходе датчика
По характеристике изменения напряжения на выходе датчика (рис. 3)
найдем выходное напряжение датчика U, соответствующее заданной скорости
двигателя.
Скорости n0=2500 об/мин соответствует напряжение U0=144B.
Скорости nmin=50 об/мин соответствует напряжение Uirn=5 B.
Найдем Umin из подобия треугольников
Umin=U0n min/n0=2.88 B
Найдем минимальное напряжение на входе из пропорции напряжений
АЦП
Uirn min=UirnUmin/U0=0.1 B
После перевода этого числа в двоичный код получаем 00001.1
9
разрядность АЦП, равна 5.
Схема подключения
Схема устройства (рис. 4) будет содержать программируемый
параллельный интерфейс KP580BB55, программируемый интегральный таймер
КР580ВИ53, контроллер прерываний КР580ВН59, микросхему цифроаналогового преобразователя (ЦАП), микросхему аналого-цифрового
преобразователя (АЦП), дешифратор адреса, буферные регистры.
Датчиком скорости служит тахогенератор сигнал, с которого через
нормирующий усилитель подается на АЦП DD2. Так как разрядность АЦП
равна 5 для его подключения достаточно пяти разрядов порта ввода. ЦАП
DD10 используется для управления СИФУ преобразователя управляющего
двигателем. Для вывода десяти разрядов на ЦАП необходимо использовать
буферные регистры DD6, DD7. Дискретные датчики SA1-SA4, датчик тока на
основе компаратора DA3, c гальванической развязкой на оптроне VD3-4,
выходы таймеров OUT1 и OUT2 и сигнал RAD с АЦП подключаются на вход
контроллера приоритетных прерываний (КПП) DD15.
По схеме подключения устройства к системе (рис. 4) составляется
таблица прерываний (табл. 4). Данные таблицы являются исходными для
составления подпрограмм обработки прерывания. Вызов подпрограмм
осуществляется командами CALL с ссылкой на соответствующую метку (P1:,
P2: и т.д.). Адреса ссылок даны условные.
Таблица 4
0900
CD0050 CALL P1:
:Сигнал на IRQO
C9
RET
0908
CD0D50 CALL P2:
:Сигнал на IRQ 1
C9
RET
0910
CD2E50
C9
CALL P3:
RET
:Сигнал на IRQ 2
0918
CD3850
C9
CALL P4:
RET
:Сигнал на IRQ3
0920
CD5551
C9
CALL P5:
RET
:Сигнал на IRQ 4
0928
CD
C9
CD
CALL P6:
RET
CALL P7:
:Сигнал на IRQ 5
C9
RET
CD
C9
CALL P8:
RET
0930
0938
:Сигнал на IRQ 6
:Сигнал на IRQ7
10
По характеристике изменения напряжения на выходе датчика (рис. 3)
найдем выходное напряжение датчика U, соответствующее заданной скорости
двигателя.
Скорости n0=2500 об/мин соответствует напряжение U0=144B.
Скорости nmin=50 об/мин соответствует напряжение Uirn=5 B.
Найдем Umin из подобия треугольников
Umin=U0n min/n0=2.88 B
Найдем минимальное напряжение на входе из пропорции напряжений
АЦП
Uirn min=UirnUmin/U0=0.1 B
После перевода этого числа в двоичный код получаем 00001.1
разрядность АЦП, равна 5.
Таблица 5
Таблица прерываний
Начальн
ый адрес
Номе
подпрогр
р
Источник
Действие системы по сигналу
аммы
прер
сигнала
прерывания
обработк
ыван
и
ия
прерыван
ия
IRQ
SAI
Будет подан "0", на выход ЦАП, тупенчато начинает возрастать 0900
O
напряжение на СИФУ
На механический тормоз будет подана "1", на выходе ЦАП
напряжение исчезает DB0- DB7 -> "0"
0908
IRQI
SA2
На механический тормоз будет подана
"1", на выходе ЦАП напряжение исчезает DB0- DB7 -> "0".На
механический тормоз подается "0", на выходе ЦАП ступенчато
возрастает напряжение
IRQ2
SA3
Запускается таймер: загружается коэффициент и подается сигнал на 0910
СЕ.
Изменяется величина напряжения на СИФУ, одновременно
выполняется проверка скорости нарастания напряжения (т.е
сравниваем теоретическое значение с действительным)
Измеряем
величину
изменения
напряжения,
одновременно
выполняется проверка скорости нарастания напряжения (т.е
сравниваем теоретическое значение с
действительным)Запуск таймера загружается коэффициент и подается
сигнал на СЕ.
При поступлении сигнала запускается таймер на отсчет t3. После
отсчета, напряжения устанавливается в "0",
0918
IRQ6 CЧ2(OUT1) Отключается таймер, устанавливается величина напряжения ΔUy = 0,
загружается новый коэффициент, запускается таймер
0928
IRQ5 C41(OUT2) Увеличивается напряжение на ΔUy
0930
IRQ7
0938
IRQ3
SA4
IRQ4
SAI
RAD
Считываются данные с АЦП
11
0920
а
12
б
Рис. 4. а – схема подключения устройства к системе; б – схема подключения устройства к
системе
13
Далее приводятся пример программы, обеспечивающей инициализацию
системы (табл. 6).
Таблица 6
Инициализация системы
Адрес
Код
1
2
Комментарий
Команда
2000
3E90H
3
MVI А,90Н
2002
D383H
OUT 83H
2004
3E36H
MVI А,36Н
2006
D387H
OUT 87Н
2008
3E20H
MVI A,20H
200A
D384H
OUT 84H
200C
3E4EН
MVI A,4EH
200E
D384H
OUT 84H
2010
3E74H
MVI A,74H
2012
D387H
OUT 87Н
2014
3EB2H
MVI A,B2H
2016
D387H
OUT 87Н
2018
3Е12Н
MVI A,12H
201A
D388H
OUT 88H
201C
3E09H
MVI A,09H
201E
D389H
OUT 89H
4
УВВ упр. слово 10010000 (90H)
СЧ 0 упр. слово 00110110 36Н
Загрузка коэффициента N0=20000
СЧ 1 упр. слово 01110100(74Н)
СЧ 2 упр. слово 10110010(В2Н)
КПП СКИ1 00010010(12Н)
СКИ2 00001001(09Н)
Приведем примерный вид программы,
осуществляется движение тележки (табл. 7).
с
помощью
которой
Таблица 7
Адрес
Код
Метка
Команда
Комментарий
3000
3003
CD4D51
CD6A51 прогр1
CALL
CALL
обнулить. ячейку содерж. информ. о датчике
откл мех. тормоз f
3006
CD3051
CALL
устанавливаем знак "+"
3009
CD050
CALL
включаем счетчик 1 на Δt
ЗООС
CD5050
CALL
заносим ΔUу1 в регистр
300F
CDA050
CALL
заносим кол-во байт числа
3012
CDB050 мук1
CALL
вызываем подпрограмму сложения
3015
CD 1551
CALL
вывод на ЦАП
3018
CD1A50
CALL
проверка сигнала с датчика SA3
301B
CDED50 прогр2
CALL
включаем счетчик 2 на t2 9
14
301E
CD5B50
CALL
заносим дПу2 в регистр
3021
3024
3027
CDA050
CDB050 мук2
CD1551
CALL
CALL
CALL
заносим кол-во байт числа
вызываем подпрограмму сложения
вывод на ЦАП
302D'
3030
CDFA50 прогрЗ
CD6650
CALL
CALL
включаем счетчик 2 на t3 ^
заносим Δuу3=0 в регистр
3033
CDA050
CALL
Заносим кол-во байт числа
3036
CDB050 мукЗ
CALL
Вызываем подпрограмму сложения
3039
303C
303F
3042
CD1551
CALL
Вывод на ЦАП
CD7F50 прогр4
CDA050
CALL
CALL
Заносим (-ΔUу2) в регистр
Заносим кол-во байт числа
3045
CDB050 мук4
CALL
Сложение
3048
CD1551
CALL
Вывод на ЦАП
304B
304E
3051
CD 2450
CD7150 прогр5
CDA050
CALL
CALL
CALL
Проверка сигнала с датчика SA4
Заносим (-ΔUyl)B регистр
Заносим кол-во байт числа
3054
CDB050 мук5
CALL
Сложение
3057
CD1551
CALL
вывод на ЦАП
305A
CD8750
CALL
заносим (-AUim) в регистр
305D
CD9250
CALL
заносим AUim в регистр
3060
CDOB50
CALL
сложение
3063
CD4051
CALL
проверка скорости
3066
3069
CD0В50
CD6F51
CALL
CALL
проверка сигнала с датчика SA2
напряжение исчезает
мук6
Приведенные программы полностью описывают управлений тележкой
рабочей машины с помощью микропроцессорной системы для конкретного
примера, по исходным данным которого, выполнен расчет. Изменение
исходных данных вызовет изменение схемы подключения, разрядности ЦАП и
АЦП, количество и наполнение сигналов прерывания, что в свою очередь
вызовет изменение в программах.
Таблица 8
Исходные данные
N
вар
1
L
L1
L2
Ки1
Ки2
2
3
4
5
6
1
20
1
3
1
50
2
40
2
5
10
20
15
Кn*10-5
Imax
tз
Nmax
A
8
9
10
5
100
0.1
2500
10
80
0.7
1500
11
К
К
К
Т
7
3
30
1.5
3.5
1
50
20
130
0.3
2500
4
100
5
15
2
50
25
140
0.9
1000
5
200
10
30
30
20
50
120
0.5
1500
6
150
8
18
2
50
100
90
0.2
2500
7
250
10
30
4
30
50
100
0.8
2500
8
400
20
50
1
50
100
50
0.4
600
9
40
2
5
4
30
20
70
1
2000
10
30
1.5
3.5
20
40
50
130
0.6
2000
11
20
1
3
2
50
10
160
0.3
1500
12
200
10
30
1
50
200
90
0.9
2000
13
150
8
18
10
20
25
60
0.5
1500
14
100
5
15
4
30
50
140
0.1
1000
15
20
1
3
5
15
20
100
0.7
2500
16
300
15
35
30
20
50
70
0.4
1500
17
200
10
25
4
30
100
130
1
1000
18
100
5
15
6
30
100
150
0.6
3000
19
40
2
5
2
50
5
130
0.2
1500
20
30
1.5
3.5
10
20
10
80
0.8
500
21
50
2
8
20
25
20
60
0.5
3000
22
200
10
25
4
30
25
160
0.1
2000
23
150
8
18
2
50
50
140
0.7
2000
24
350
20
40
8
40
200
100
0.3
600
25
400
20
50
10
20
50
70
0.9
2000
26
300
15
35
1
50
100
90
0.6
1000
16
К
Т
Т
К
Т
К
Т
К
Т
Т
Т
К
К
Т
К
К
К
Т
К
Т
Т
К
Т
К
К
К
Т
К
Т
К
Т
К
К
К
К
Т
К
Т
К
Т
Т
К
Т
К
Т
К
Т
К
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
27
200
10
25
10
30
100
120
0.2
500
28
20
1
3
4
50
5
180
0.8
2000
29
10
2
5
4
30
10
90
0.4
1000
30
400
60
80
2
40
200
80
0.7
2000
31
375
50
70
3
40
200
80
0.7
2000
32
150
8
18
10
20
100
50
0.4
600
33
100
5
15
4
30
20
70
1
2000
34
20
1
3
5
15
50
130
0.6
2000
35
300
15
35
30
20
10
160
0.3
1500
36
200
10
25
4
30
200
90
0.9
2000
37
150
9
18
4
20
20
50
0,4
600
38
100
7
15
3
18
15
25
1,0
2000
39
175
10
18
5
22
25
30
0,5
2250
40
225
12
25
8
28
30
45
0,8
2500
11
Т
К
К
Т
К
Т
Т
К
Т
К
Т
К
К
Т
К
К
К
Т
К
Т
Т
К
К
Т
К
К
Т
К
Т – выдержка времени; К – контрольные датчики
Занятие № 5
Задача 6. Расчет
управления (СИФУ)
надежности
системы
импульсно-фазового
Показателем безотказности СИФУ является вероятность безотказной
работы за 10 000 ч.
Расчет произведен с целью подтверждения заданного показателя
безотказности 0,99 за 10 000 ч.
Исходные данные. Схема электрическая принципиальная (рис. 5); методика
расчета показателя надежности; справочная литература [17, 18, 19, 20].
Условия работы: СИФУ: управляет станком в цехе металлообработки,
работает в течении 8 ч, 200 дней в году.
17
Анализ схемы
Анализ принципиальной электрической схемы позволяет предположить,
что отказ любого комплектующего элемента приводит к отказу СИФУ.
Принимается последовательное соединение комплектующих изделий
логической модели надежности.
Отказы комплектующих изделий происходят как при обрыве, так и при
коротком замыкании.
Коэффициенты нагрузок элементов определяются расчетом токов.
Расчет
Вероятность безотказной работы СИФУ
P (t ) = e − λt ,
где λ интенсивность отказов СИФУ.
Интенсивность отказов СИФУ, состоящего из М элементов
,
λ = ∑ λ
M
j =1
j
где λj интенсивность отказов комплектующих элементов.
λ t + λ2t2 ,
λ = 1 1
t1 + t 2
где λ1, λ2 интенсивности отказов во включенном и выключенном состояниях
соответственно; t1, t2 интервалы времени нахождения СИФУ в включенном и
выключенном состояниях соответственно,
t1=200х8=1600 ч в год;
t2=365х24 − 1600 = 7160 ч в год
Результаты расчета λ1, λ2 приведены в табл. 3.8 и 3.9 [3].
Интенсивность отказов СИФУ
26 ,143 ⋅ 10 ⋅ 1600 + 0, 4045 ⋅ 10 ⋅ 7160
λ =
= 5,1 ⋅ 10 , 1/ч
−6
−6
−6
8760
Вероятность безотказной работы за 10 000 ч
P = e − 5 , 1 ⋅10
−6
⋅10000
= 0 , 9949
удовлетворяет требованием задания.
Средняя наработка на отказ Т = 1/λ= 1976675 ч.
Пояснение по выбору исходных данных и коэффициентов
Коэффициенты a1=b1b2b3b4 одинаковые для всех элементов блока,
определяются по табл. П.1.1-1.3 [2]:
условия работы- цех металлообработки,
климат- холодный,
назначение - управление отдельными агрегатами.
температура воздуха - 20ОC
Коэффициент a4 =1 - одинаковый для всех элементов блока так как и
короткое замыкание и обрыв приводит к отказу элементов. Коэффициенты
нагрузки в зависимости от места установки в информационных цепях - 0,2, в
силовых - 0,8
18
λ0 - по Приложению 3[2].
Микросхема К140УД6 - аналоговая, операционный усилитель, корпус
металлостеклянный, число компонентов - 50, число выводов -8, испытания по
ГОСТ 20,57.406-81 .
Микросхема
К140УД6
аналоговая,
стабилизатор,
корпус
металлокерамический, число компонентов - 16, число выводов -14, испытания
по ГОСТ 20.57.406-81.
a2 , a3 , a5 , a6 , a7 - по табл. П.1.4, П.1.30, П.1.36, П.1.40, П.1.42 [3]
соответственно .
Конденсаторы К10-6-15-1, К50-6-25-15 мкФ ,К52-2А-25-470 мкФ –
алюминиевые электролитические.
a2 , a3 , а5 - по табл. П.1.4, П.1.30, П.1.34 [2]соответственно.
a2 , a3 , - по табл. П.1.22, П.1.30[2]. соответственно.
Оптрон ТО 132-25-12 – без усилителя, диодный, λ0УС =0 , число
компонентов - 2.
Резисторы МЛТ - металлопленочные .
a2 ,a3 , a11 , a12 - по табл. П.1.12, П.1.30, П.1.47, П.1.48[2] соответственно.
Диод КД209 – кремниевый, корпус металлостеклянный, диодный блок
КЦ 405 – кремниевый, корпус пластмассовый,
транзистор КТ315А –
кремниевый, корпус металлостеклянный[20].
a2 , a3 , a5 - по табл. П.1.7, П.1.30, П.1.35 [2] соответственно.
Трансформаторы ТА28-127/220-50
и
ТАН36-127/220-50 –
трехобмоточные .
a2 , a3 - по табл. П.1.29, П.1.30 [3] соответственно.
Разъем соединительный для печатных плат, число контактов m= 12
коэффициент нагрузки 0,8.
a2 , a3 - по табл. П.1.24, П.1.30[2] соответственно.
5.8 Печатные проводники (300 шт.)
a2 , a3 - по табл. П.1.24, П.1.30 [3] соответственно.
Соединения элементов пайкой (300 соединений)
a2 , a3 - по табл. П.1.24, П.1.30 соответственно.
Выводы:
Результаты расчета вероятности безотказной работы СИФУ показывают
соответствие требованиям задания по безотказности.
19
Рис. 5. Схема электрическая СИФУ
20
Таблица 9
Интенсивность отказов СИФУ во включенном состоянии
Поз.
Т 1-3
Наименование
DA 1-24
DA 1-24
VT1-6
Трансформатор ТА28127/220-50
Трансформатор ТАН36127/220-50
Микросхема КД140УД6
Микросхема КР142ЕН8
Транзистор КТ315А
VD1-6
Диод КД209
VD7, 8
Диодный блок КЦ405
U1-6
Оптрон ТО132-25-12
Т4
С 1-12
М λ0
106
3 0,0
a 1 a 2 a 4 n λ0
3
1 0,0
a 1 a 2 a 4 n λ0
3
a1 a2 a4 a5 a6 a7 λ0 24 0,8
a1 a2 a4 a5 a6 a7 λ0 2 0,8
a1 a2 a4 a5 λ0 6 0,0
2
a1 a2 a4 a5 λ0 6 0,0
3
a1 a2 a4 a5 λ0 2 0,0
2
a1 a5 a2 a4 n λ0 6 0,5
/a10
12 0,3
a 1 a 2 a 4 λ0
Формула
Конденсаторы К10-6-15-1,
К50-6-25-15 мкФ
4 0,3
С 13-16
Конденсатор К52-2А-25-470
a 1 a 2 a 4 λ0
мкФ
R3,17,35,36,67,80
Резистор СП3-28-47 Ом 5% a1 a2 a4 a11 a12 λ0 6 0,0
2
R 97, 100
Резистор СП1-1,5 кОм 5%
a1 a2 a4 a11 a12 λ0 2 0,0
2
R104
Резистор СП1-62 Ом 5%
a1 a2 a4 a11 a12 λ0 1 0,0
2
R1,19,33,38,65, 82
Резистор МЛТ-2-180 Ом 5% a1 a2 a4 a11 a12 λ0 6 0,0
1
R2, 18, 34, 37, 66, 81 Резистор МЛТ-1-47 Ом 5%
a1 a2 a4 a11 a12 λ0 6 0,0
1
R4, 21, 39, 53, 68, 84 Резистор МЛТ-0,125-1 МОм a1 a2 a4 a11 a12 λ0 12 0,0
R5, 20, 40, 52, 69, 83, 5%
1
R6, 24, 41, 56, 70, 87, Резистор МЛТ-0,125-1,5 кОм a1 a2 a4 a11 a12 λ0 24 0,0
7, 22, 42,54, 71, 85, 8, 5%
1
25, 43, 57 ,72, 88, 14,
30, 49,
R10, 27, 45,59,73,90, Резистор МЛТ-0,125-1 кОм a1 a2 a4 a11 a12 λ0 12 0,0
11, 29, 47, 61, 75, 91 5%
1
21
b1
b2
b3
b4
а1
а10 а11 а12
n
λ1106 Мλ1106
а2 а4
а5
а6
а7
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,56 1,0
-
-
-
-
-
-
3 0,1796 0,539
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,56 1,0
-
-
-
-
-
-
3 0,1796 0,180
1,35 1,1 1,2
1,35 1,1 1,2
1,35 1,1 1,2
2 3,564 1,0 1,0 0,35 0,58 0,5
2 3,564 1,0 1,0 0,5 0,35 0,5
2 3,564 0,47 1,0 0,5 -
-
-
-
-
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,47 1,0 0,5
-
-
-
-
-
-
0,2894
0,2495
0.0167
5
0,251
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,47 1,0 1,0
-
-
-
-
-
-
0,0335 0,067
1,35 1,1 1,2
2 3,564 1,0 1,0 0,5
-
-
1,0
-
-
2
1,782
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,59 1,0
-
-
-
-
-
-
-
0,6308 7,570
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,9 1,0
-
-
-
-
-
-
-
0,9623 3,850
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,74 1,0
-
-
-
-
1,2 0,7
-
0,0443 0,266
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,88 1,0
-
-
-
-
1,0 0,7
-
0,0439 0,088
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,88 1,0
-
-
-
-
1,0 0,7
-
0,0439 0,044
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,95 1,0
-
-
-
-
1,2 0,7
-
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,95 1,0
-
-
-
-
1,0 0,7
-
0,0284 0,171
4
0,0237 0,142
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,8 1,0
-
-
-
-
0,5 1,5
-
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,8 1,0
-
-
-
-
0,5 1,5
-
1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,8 1,0
-
-
-
-
0,5 1,5
-
6,945
0,499
0,100
0,151
3,564
0,0213 0,257
8
0,0213 0,513
8
0,0213 0,257
8
Продолжение таблицы 9
Поз.
R9,23,44,55,72,86, 12,
26,46,58,74,89
R 13,28,48,60,76,92
R 15,31,50,63,78,94
R 16,32,51,64,79,95
R 96, 99, 98, 101
R 102
R 96, 99, 98, 101
Наименование
Резистор МЛТ-0,125-470
Ом 5%
Резистор МЛТ-0,125-120
Ом 5%
Резистор МЛТ-0,125-330
Ом 5%
Резистор МЛТ-0,5-1,5
кОм 5%
Резистор МЛТ-1-1,5
кОм 5%
Резистор МЛТ-0,125-330
Ом 5%
Резистор МЛТ-0,125-91
Ом 5%
Разъем соединительный
для печатных плат
(т=12)
Печатные проводники
Формула
М λ0 106 b1 b2 b3 b4 а1
а2
а4 а5 а6 а7
12
0,01
1,35
1,1
1,2
2
3,564
0,8
1,0
- - a1 a2 a4 a11 a12 λ0
а10 а11 а12
- 0,5 0,7
n
-
λ1106
0,00998
Мλ1106
0,120
a1 a2 a4 a11 a12 λ0 6 0,01 1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,8 1,0
-
-
-
-
0,5 1,5
-
0,02138
0,128
a1 a2 a4 a11 a12 λ0 6 0,01 1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,8 1,0
-
-
-
-
0,5 1,5
-
0,02138
0,128
a1 a2 a4 a11 a12 λ0 6 0,01 1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,95 1,0
-
-
-
-
1,0 1,0
-
0,03386
0,203
a1 a2 a4 a11 a12 λ0 4 0,01 1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,95 1,0
-
-
-
-
1,0 1,0
-
0,03386
0,135
a1 a2 a4 a11 a12 λ0 6 0,01 1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,95 1,0
-
-
-
-
0,5 0,7
-
0,01837
0,071
a1 a2 a4 a11 a12 4 0,01 1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,95 1,0
λ0
a1 a2 a4 т λ0 4 0,002 1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,66 1,0
-
-
-
-
0,5 0,7
-
0,01837
0,047
-
-
-
-
-
-
-
0,0565
0,226
1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,5 1,0
-
-
-
-
-
-
-
0,00003
0,002
1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,1 1,0
-
-
-
-
-
-
-
0,000007
0,002
1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,5 1,0
-
-
-
-
-
-
-
0,000178
0,011
1,35 1,1 1,2 2 3,564 0,1 1,0
-
-
-
-
-
-
-
0,000036
0,009
a1 a2 a4 λ0
Печатные проводники
a1 a2 a4 λ0
Соединения элементов
пайкой
Соединения элементов
пайкой
a1 a2 a4 λ0
a1 a2 a4 λ0
60 0,000
02
24 0,000
0 02
60 0,000
1
24 0,000
0 1
22
Таблица 10
Интенсивность отказов СИФУ в выключенном состоянии
Поз.
Т 1-3
Наименование
Формула
М
a 1 a 3 n λ0
λ0
b1
b2
b3
b4
а1
а11 а12
n
λ2106 Мλ2106
а5
а6
а7
а10
10
3 0,03 1,35 1,1 1,2
а3
102
2 3,564 1,0
-
-
-
-
-
-
3 0,0032 0,0096
-
-
-
-
-
-
3 0,0032 0,0032
6
a 1 a 3 n λ0
1 0,03 1,35 1,1 1,2
2 3,564 1,0
DA 1-24
Трансформатор ТА28127/220-50
Трансформатор ТАН36127/220
Микросхема КД140УД6
a1 a3 a5 a6 a7 λ0
24 0,8 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1 0,35 0,58 0,5
-
-
-
-
DA 1-24
Микросхема КР142ЕН8
a1 a3 a5 a6 a7 λ0
2
2 3,564 0,1 0,5 0,35 0,5
-
-
-
-
VT1-6
Транзистор КТ315А
a 1 a 3 a 5 λ0
6 0,02 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,2 0,5
-
-
-
-
-
-
VD1-6
Диод КД209
a 1 a 3 a 5 λ0
6 0,03 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,2 0,5
-
-
-
-
-
-
VD7, 8
Диодный блок КЦ405
a 1 a 3 a 5 λ0
2 0,02 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,2 1,0
-
-
-
-
-
-
U1-6
С 1-12
1,2
1,2
2 3,564 1,0 0,5
2 3,564 1,0 -
-
-
1,0
-
-
-
2
-
1,2
2 3,564 1,0
-
-
-
-
-
-
-
0,0169 0,0676
1,2
2 3,564 0,2
-
-
-
-
1,2 0,7
-
R 97, 100
Оптрон ТО132-25-12
a1 a5 a3 n λ0 /a10 6 0,5 1,35 1,1
12 0,3 1,35 1,1
Конденсаторы К10-6-15-1,
a 1 a 3 λ0
К50-6-25-15 мкФ
4 0,3 1,35 1,1
Конденсатор К52-2А-25a 1 a 3 λ0
470 мкФ
6 0,02 1,35 1,1
Резистор СП3-28-47 Ом
a1 a3 a11 a12 λ0
5%
2 0,02 1,35 1,1
Резистор СП1-1,5 кОм 5% a1 a3 a11 a12 λ0
0,0002
9
0,0002
5
0,0000
71
0,0002
1
0,0001
4
0,0178
0,0169
1,2
2 3,564 0,2
-
-
-
-
1,0 0,7
-
R104
Резистор СП1-62 Ом 5%
a1 a3 a11 a12 λ0
1 0,02 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,2
-
-
-
-
1,0 0,7
-
Резистор МЛТ-2-180 Ом
5%
R2, 18, 34, 37, 66, 81
Резистор МЛТ-1-47 Ом
5%
R4, 21, 39, 53, 68, 84 R5, 20, Резистор МЛТ-0,125-1
40, 52, 69, 83,
МОм 5%
a1 a3 a11 a12 λ0
6 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,2
-
-
-
-
1,2 0,7
-
a1 a3 a11 a12 λ0
6 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,2
-
-
-
-
1,0 0,7
-
a1 a3 a11 a12 λ0
12 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1
-
-
-
-
0,5 1,5
-
0,0001
2
0,0000
99
0,0000
99
0,0000
29
0,0000
25
0,0000
27
Т4
С 13-16
R3,17,35,36,67,80
R1,19,33,38,65, 82
0,8 1,35 1,1 1,2
23
0,0069
0,0005
0,0004
0,0013
0,0003
0,1069
0,2028
0,0007
0,0002
0,0001
0,0002
0,0001
0,0003
Поз.
Наименование
R6, 24, 41, 56, 70, 87, 7, 22, Резистор МЛТ-0,125-1,5
42,54, 71, 85, 8, 25, 43, 57 ,72, кОм 5%
88, 14, 30, 49, 62, 77, 93
R10, 27, 45,59,73,90, 11, 29, Резистор МЛТ-0,125-1
47, 61, 75, 91
кОм 5%
R9,23,44,55,72,86, 12,
Резистор МЛТ-0,125-470
26,46,58,74,89
Ом 5%
R 13,28,48,60,76,92
Резистор МЛТ-0,125-120
Ом 5%
R 15,31,50,63,78,94
Резистор МЛТ-0,125-330
Ом 5%
R 16,32,51,64,79,95
Резистор МЛТ-0,5-1,5 кОм
5%
R 96, 99, 98, 101
Резистор МЛТ-1-1,5 кОм
5%
R 102
Резистор МЛТ-0,125-330
Ом 5%
R 96, 99, 98, 101
Резистор МЛТ-0,125-91
Ом 5%
Разъем соединительный
для печатных плат (т=12)
Печатные проводники
Формула
λ0
Продолжение таблицы 10
n
λ2106 Мλ2106
-
-
-
-
0,5 1,5
-
0,0000 0,0006
27
0,0000 0,0003
27
2 3,564 0,1
-
-
-
-
0,5 1,5
-
a1 a3 a11 a12 λ0
12 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1
-
-
-
-
0,5 0,7
-
a1 a3 a11 a12 λ0
6 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1
-
-
-
-
0,5 1,5
-
a1 a3 a11 a12 λ0
6 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1
-
-
-
-
0,5 1,5
-
a1 a3 a11 a12 λ0
6 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1
-
-
-
-
1,0 1,0
-
a1 a3 a11 a12 λ0
4 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1
-
-
-
-
1,0 1,0
-
a1 a3 a11 a12 λ0
6 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1
-
-
-
-
0,5 0,7
-
a1 a3 a11 a12 λ0
4 0,01 1,35 1,1 1,2
2 3,564 0,1
-
-
-
-
0,5 0,7
-
1,1 1,2
2 3,564 2,0
-
-
-
-
-
-
-
1,1 1,2
2 3,564 1,0
-
-
-
-
-
-
-
1,1 1,2
2 3,564 1,0
-
-
-
-
-
-
-
1,1 1,2
2 3,564 1,0
-
-
-
-
-
-
-
1,1 1,2
2 3,564 1,0
-
-
-
-
-
-
-
a 1 a 3 λ0
Соединения элементов
пайкой
Соединения элементов
пайкой
a 1 a 3 λ0
a 1 a 3 λ0
24
а1
а11 а12
12 0,01 1,35 1,1 1,2
Печатные проводники
b4
а10
a1 a3 a11 a12 λ0
a 1 a 3 λ0
b3
а7
10
24 0,01 1,35 1,1 1,2
4 0,00 1,35
2
60 0,00 1,35
002
240 0,00 1,35
002
60 0,00 1,35
01
240 0,00 1,35
01
b2
а6
a1 a3 a11 a12 λ0
6
b1
а5
а3
102
2 3,564 0,1
a 1 a 3 т λ0
М
0,0000 0,0002
27
0,0000 0,0002
27
0,0000 0,0002
356
0,0000 0,0001
356
0,0000 0,0001
125
0,0000 0,0001
125
0,0001 0,0006
426
0,0000 0,0000
007
0,0000 0,0002
007
0,0000 0,0002
036
0,0000 0,0006
036
Σλ2 =0,4045
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Таблица П1.1
Параметры
Входное
напряжение, В
Скорость
вращения,
об/мин
Напряжение
возбуждения, В
Крутизна
нарастания
Uвых, мВ
мин/об.
Ток,А
Нагрузки, Ом
Нелинейность
Uвых, %
Асимметрия,
Uвых, %
Температурный
диапазон, С
Масса, кг
ЭТ4/110
Технические данные тахогенераторов
ЭТ7/110 ТМГ-30
ТМГ-30
ТД-101
ТД-102
ТД-103
110
110
–
–
–
–
–
1900
1900
4000
4000
1500
1500
1500
Постоянные
магниты
110
Постоянные
магниты
110
110
110
58
58
54,563,3
54,5-60,3
20-26,7
46,753,3
93,3110
0,12
–
0,21
–
–
1770
–
2640
–
140
–
450
–
1200
1,6
1,6
1
1
–
–
–
0,7
0,7
±2
±2
±2,5
±2,5
±2,5
-25+60
-25+60
-40+40
-40+40
-40+50
-40+50
-40+50
8
8
3,3
3,3
0,7
0,7
0,7
Таблица П1.2
Тип
ТД-101
ТД-102
ТД-102ОС
ТД-103
ТД-104
Технические данные тахогенераторов серии ТД
S,
Н,
Rн,
δ U/T,
А, %
мВ/(об/мин) %
кОм
%/°С
23
–
2,5
0,14
0,42
50
1,5
2,5
0,45
0,42
50
1,5
2,0
22
0,42
100
–
2,5
1,2
0,83
50
–
2,5
5
–
Таблица П1.3
Тип
ТГП3
ТГП-3А
ТГП-3Б
ТГП-3Д
ТГП-5
2,5ТГП-6
ТП32-25-01
ТП32-16-2,5
Технические данные тахогенераторов серии ТГП
δ
М*тр,
S, мВ/
Н,
Кнул, Rн,
nном,
А,%
U/T, 10-4
об/мин (об/мин) %
% кОм
%/°С Н·м
9000
4
0,5
1
10
10
0,4
15
3000
4
5
0,5
10
3
0,4
15
3500
4
0,5
1
10
10
0,4
20
3000
4
0,5
1
10
10
0,4
40
6000
4
0,2 0,5
5
10
0,4
15
6000
6
0,1 0,3
3
10
0,02
8
3000
25
0,1 0,25
5
25
0,02
49
3000
16
–
5
5
2
–
49
25
Таблица П1.4
Тип
ТГ-1
ТГ-2
Технические данные тахогенераторов серии ТГ
Мтр,
nном,
S,
Н,
Rн, Iв,
Масса,
А,%
10-4
об/мин мВ/(об/мин) %
кОм А
кг
Н·м
110
96
1
1
10 0,3 120
1,79
2400
51
1
1
2
0,3 100
1,0
Таблица П1.5
Тип
СЛ121Г
Технические данные тахогенератора СЛ-121Г
Мт
р,
nном,
S, мВ/ Н
Rн,
А,
Iв, Uв 10- Масс
об/ми (об/мин ,
кО
4
А ,В
%
а, кг
н
)
%
м
Н·
м
0, 11 58,
3000
16
3
3
2
0,45
09 0
8
Таблица П1.6
Тип
Технические данные тахогенератора ТГ-2М2
Мтр,
nном,
S,
Н, φмах,
Масса,
10-4
кг
об/мин мВ/(об/мин) % град
Н·м
ТГ2М2
2
300
12
±50
5
1,0
Таблица П1.7
Технические данные тахогенераторов серии ПТ
nном,
Iя.ном
Масса,
Тип
Uв, В Iв, А Uв, В
кг
об/мин , А
Двигатели с подшипниками скольжения
ПТ-42
100
0,1
1,0
122,5
ПТ-42
200
0,25
ПТ-42
400
0,5
230
55
ПТ-32
600
0,5
102
ПТ-22
800
0,2
0,35
90
ПТ-22
1000
Двигатели с подшипниками качения
ПТ-32/1
200
0,1
ПТ-32/1
600
0,5
100
ПТ-32/1
1000
230
0,55
0,5
ПТ-32/1
1200
ПТ-22/1
2400
0,35
80
Таблица П1.8
Тип
МЭТ-8/30
МЭТ-8/55
Технические данные тахогенераторов серии МЭТ
nном,
S,
Н,
Rн, Масса,
А,%
об/мин мВ/(об/мин) %
кОм
кг
1500
20
0,36 0,35 1,0
12
1200
29
0,35 0,35 0,68
12
26
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Основной задачей дисциплины является приобретение студентами
знаний, необходимых при выборе и правильной эксплуатации отдельных
элементов систем автоматики, умение определять характеристики и параметры
элементов,
составляющую
преобразовательную,
управляющую
и
измерительную технику электропривода на основе математического описания,
структурных схем и функциональных свойств элементов электропривода.
Данная дисциплина синтезирует связи между общими теоретическими
знаниями и навыками, приобретенными студентом при изучении дисциплин
естественнонаучного цикла, и специальной подготовкой в области горного
производства. Дисциплина является частью плана подготовки специалистов.
Основной целью изучения дисциплины является формирование у
студентов общего представления об элементах автоматизированного
электропривода, а также обучение студентов методологии исследования,
анализа и установления взаимосвязей между машинами и устройствами
связанными единым технологическим процессом.
В соответствии с общими целями ООП изучение данной дисциплины
направлено на формирование общепрофессиональной инженерной культуры,
позволяющей применять полученные знания и умения во всех видах
профессиональной
деятельности,
в
том
числе
производственнотехнологической, проектной и научно-исследовательской.
Целью самостоятельного изучения теоретического курса является
проработка лекционного материала и расширение знаний по «Элементам
систем автоматики» за счет изучения литературы (список приводится в конце ),
а также теоретическая подготовка к защите лабораторных работ, подготовка к
практическим занятиям. На самостоятельное изучение теоретического курса
отводится 82 академических часа.
Раздел 1. Управляемые преобразователи напряжения и тока
1.1. Введение. Классификация элементов. Основные координаты и
характеристики элементов. Формирование характеристик с помощью обратной
связи по выходной координат
1.2.Электрические двигатели.
1.2.1.Структурные схемы механической части электропривода как
динамическое звено
1.2.2.Двигатель постоянного тока как динамический объект.
1.2.3.Асинхронный двигатель как динамический объект.
1.2.4.Синхронный двигатель как динамический объект.
1.2.5. Шаговые двигатели, уравнения электрического и динамического
равновесия, эквивалентные схемы
1.3.Электромеханические преобразователи энергии.
27
1.3.1.Генератор постоянного тока – типовой электромашинный
преобразователь. Достоинства и недостатки. Блочно- функциональная схема
генератора постоянного тока. Основные координаты и характеристики
управления генератора как силового элемента. Обобщённое управление
возбуждением и общая структурная схема генератора. Передаточные функции
и частотные свойства генератора в различных схемах возбуждения.
Форсирование
переходных
процессов.
Генератор
с
критическим
самовозбуждением как силовое интегрирующее звено.
1.3.2.Электромашинные
усилители
поперечного
поля.
Схема,
регулировочная и внешняя характеристика, передаточная функция
электромашинного усилителя.
1.3.3.Магнитный усилитель. Схемы включения, регулировочная и
внешняя характеристика, передаточная функция магнитного усилителя
При самостоятельном изучении данного раздела предполагается
закрепление знаний за счет проработки лекций и литературы (см. [2], в списке
основной литературы и [13] в списке дополнительной литературы). В качестве
дополнительного информационного ресурса по разделу рекомендуется
конспект лекций (раздел 1и 2).
Вопросы для самостоятельной проработки лекционного материала
1.Введение. Классификация элементов. Основные координаты и
характеристики элементов.
2. Формирование характеристик с помощью обратной связи по выходной
координате.
3. Какую величину целесообразней принимать за выходную координату
управляемого преобразователя, напряжение или ЭДС.
4.Что такое выходное сопротивление и как оно учитывается в схеме
замещения элемента.
5.Структурные схемы механической части электропривода как
динамическое звено.
6.Двигатель постоянного тока как динамический объект.
7.Асинхронный двигатель как динамический объект.
8.Синхронный двигатель как динамический объект.
9. Шаговые двигатели, уравнения электрического и динамического
равновесия, эквивалентные схемы
10. Генератор постоянного тока – типовой электромашинный
преобразователь. Достоинства и недостатки.
9.Блочно- функциональная схема генератора постоянного тока. Основные
координаты и характеристики управления генератора как силового элемента.
10. Обобщённое управление возбуждением и общая структурная схема
генератора.
11. Передаточные функции и частотные свойства генератора в различных
схемах возбуждения. Форсирование переходных процессов.
28
12.Каким звеном описывается динамика генератора с критическим
самовозбуждением без нагрузки в схеме с дополнительным усилителем с
ограничением и отрицательной связью по напряжению.
13. Какое влияние оказывает гистерезис в кривой намагничивания
генератора на его статические и динамические свойства в схеме с критическим
самовозбуждением.
14. Генератор с критическим самовозбуждением как силовое
интегрирующее звено.
15.Электромашинные
усилители
поперечного
поля.
Схема,
регулировочная и внешняя характеристика, передаточная функция
электромашинного усилителя.
16.Магнитный усилитель. Схемы включения, регулировочная и внешняя
характеристика, передаточная функция магнитного усилителя
Раздел 2. Вентильные преобразователи постоянного тока
2.1. Тиристорные преобразователи. Достоинства и недостатки
тиристорных преобразователей. Функциональная схема. Схемы включения
вентильных групп.. Функциональная схема блока управления СИФУ.
Косинусоидальное и пилообразное опорное напряжение. Передаточная
функция тиристорного преобразователя.
2.2.Широтноимпусные преобразователи. Назначение, достоинства и
недостатки. Функциональная схема широтно-импульсного преобразователя.
Функциональная схема широтно-импульсного модулятора. Нереверсивная
схема и диаграмма работы вентильного коммутатора. Реверсивная схема
широтно импульсного преобразователя с очередной и симметричной
коммутацией, диаграмма работы. Не реверсивный широтно-импульсный
преобразователь с тиристорным ключом. Внешние характеристики, графики
опорного напряжения и ЭДС с однополярными и разнополярными импульсами.
При самостоятельном изучении данного раздела предполагается
закрепление знаний по Элементам систем автоматики за счет проработки
лекций и литературы (см. [2], в списке основной литературы и [13] в списке
дополнительной литературы). В качестве дополнительного информационного
ресурса по разделу рекомендуется электронный конспект лекций (раздел2) и
методических указаний к выполнению лабораторных работ № 1-2.
Вопросы для самостоятельной проработки лекционного материала
1.Тиристорные преобразователи. Достоинства и недостатки тиристорных
преобразователей. Функциональная схема.
2.Схемы включения вентильных групп.. Функциональная схема блока
управления СИФУ.
3. Косинусоидальное и пилообразное опорное напряжение.
4.Передаточная функция тиристорного преобразователя.
5. Широтно-импусные преобразователи. Назначение, достоинства и
недостатки.
29
6.Функциональная схема широтно-импульсного преобразователя.
7.Функциональная схема широтно-импульсного модулятора. Нереверсивная
схема и диаграмма работы вентильного коммутатора.
8.Реверсивная схема широтно- импульсного преобразователя с очередной
и симметричной коммутацией, диаграмма работы.
9.Не реверсивный широтно-импульсный преобразователь с тиристорным
ключом.
10.Внешние характеристики, графики опорного напряжения и ЭДС с
однополярными и разнополярными импульсами.
11.Дайте сопоставление достоинств и недостатков двух управляемых
преобразователей: ГПТ и ТП.
12. Обоснуйте линейность результирующей характеристики управления
ТП при косинусоидальной форме опорного напряжения.
Раздел
3.
Тиристорные
преобразователи
напряжения.
Самост.0,227(11,71). Блочная структура тиристорного преобразователя
напряжения. Схема для 3- фазной нагрузки и однофазная схема замещения.
Графики тока и напряжения для одной фаза тиристорного преобразователя
напряжения. Требования к ширине импульсов системы импульсно фазового
управлени25. Тиристорные преобразователи напряжения. Блочная структура
тиристорного преобразователя напряжения.
При самостоятельном изучении данного раздела предполагается
закрепление знаний по Элементам систем автоматики за счет проработки
лекций и литературы (см. [2], в списке основной литературы и [3] в списке
дополнительной литературы). В качестве дополнительного информационного
ресурса по разделу рекомендуется электронный конспект лекций (раздел 1и 2)
и методических указаний к выполнению лабораторных работ № 2.
Вопросы для самостоятельной проработки лекционного материала
1.Схема для 3-фазной нагрузки и однофазная схема замещения.
2.Графики тока и напряжения для одной фаза тиристорного
преобразователя напряжения.
3.Требования к ширине импульсов
системы импульсно фазового
управления тиристорного преобразователя напряжения тиристорного
преобразователя напряжения.
4.Сопоставте
достоинства
и
недостатки
двух
управляемых
преобразователей: ТПН и ШИП.
Раздел 4. Индуктивно- емкостные преобразователи тока. Назначение
область использования основа выполнения индуктивно- емкостного
преобразователя тока. Схема и векторная диаграмма источника тока. Схема
трехфазного активно- емкостного источника тока. Схема, электромеханическая
и механические характеристики системы источник тока двигатель.
При самостоятельном изучении данного раздела предполагается
закрепление знаний за счет проработки лекций и литературы (см. [2], в списке
основной литературы и [3] в списке дополнительной литературы). В качестве
30
дополнительного информационного ресурса по разделу рекомендуется
электронный конспект лекций (раздел 4). .
Вопросы для самостоятельной проработки лекционного материала
1. Индуктивно- емкостные преобразователи тока. Назначение область
использования основа выполнения индуктивно- емкостного преобразователя
тока.
2.Схема и векторная диаграмма источника тока.
3.Схема трехфазного активно- емкостного источника тока.
4.Схема, электромеханическая и механические характеристики системы
источник тока двигатель.
5.Сопоставте достоинства и недостатки источников тока двух типов –
индуктивно- емкостного и тиристорного на основе преобразователя с
критической положительной связью.
6.Оцените оптимальный диапазон допустимого изменения напряжения
нагрузки по условию максимальной установленной мощности реактора
относительно мощности нагрузки.
Раздел 5. Преобразователи частоты.
Преобразователи напряжения с промежуточным звеном. Управляемый
источник тока и напряжения. Автономный инвертор тока и напряжения.
Входные и выходные координаты. Функциональная система управления
инвертором: назначение
задающего генератора, распределителя
и
формирователя импульсов и их диаграмма работы. Искусственная коммутация.
Схема и диаграмма работы автономного инвертора тока с λ = 120о. Схема и
диаграмма работы автономного инвертора напряжения с λ = 180о.Выводы.
Непосредственные преобразователи частоты. Основа непосредственного
преобразователя
частоты.
Структурная
схема
непосредственного
преобразователя частоты. Трехфазная нулевая и трехфазная мостовая схемы
непосредственного преобразователя частоты. Напряжения управления.
Графики изменения напряжения управления и выходной ЭДС для одной фазы
нагрузки .
При самостоятельном изучении данного раздела предполагается
закрепление знаний за счет проработки лекций и литературы (см. [2], в списке
основной литературы и [16] в списке дополнительной литературы). В качестве
дополнительного информационного ресурса по разделу рекомендуется
электронный конспект лекций (раздел 5) и методических указаний к
выполнению лабораторных работ № 3-4. .
1. Преобразователи частоты.
2.Преобразователи напряжения с промежуточным звеном.
3.Автономный инвертор тока и напряжения. Входные и выходные
координаты.
4.Функциональная система управления инвертором: назначение
задающего генератора, распределителя и формирователя импульсов и их
диаграмма работы.
31
5. Искусственная коммутация. Схема и диаграмма работы автономного
инвертора тока с λ = 120о.
6.Схема и диаграмма работы автономного инвертора напряжения с λ =
о
180 .Выводы.
7.Непосредственные
преобразователи
частоты.
Основа
непосредственного преобразователя частоты.
8. Структурная схема непосредственного преобразователя частоты.
9.Трехфазная нулевая и трехфазная мостовая схемы непосредственного
преобразователя частоты.
10.Напряжения управления. Графики изменения напряжения управления
и выходной ЭДС для одной фазы нагрузки .
11.Назовите основные блоки с составе системы управления инвертором
преобразователя частоты, определите функциональное назначение и
передаточный коэффициент каждого блока.
12.Объясните назначение диодов VD1- VD6 в схеме АИТ.
13.Какие углы открытого состояния тиристоров имеют место в
трехфазных автономных инверторах преобразователей частоты.
14.Предложите пути улучшения формы выходной координаты для
преобразователя частоты с автономным инвертором.
Управляющие элементы (информационная часть АЭП)
Раздел 6. Унифицированные блоки системы регулирования.
Регуляторы. Назначение
и основа аналогового регулятора.
Операционный
усилитель.
Функциональная
схема
интегрального
операционного усилителя. Схемы включения операционного усилителя ( общая
по прямому и инверсному входу. Передаточная функция усилителя.
Пропорциональный, интегральный, дифференциальный, пропорциональноинтегральный, пропорционально- дифференциальный, пропорциональноинтегральнодифференциальный
регуляторы:
схемы
включения:
логарифмические амплитудо-частотные и фазочастотные характеристики,
передаточные функции. Апериодическое звено первого порядка.
Задатчик интенсивности (интегрозадающее устройство). Схема задатчика
интенсивности, устройство и его назначение.
Согласующие элементы. Назначение согласующих элементов.
Фазовый детектор. Назначение фазового детектора его координаты и
режимы работы. Расчетная схема замещения двухполупериодного фазового
детектора. Диаграмма работы. Характеристики управления.
Цифроаналоговой преобразователь. Назначение, основные координаты
цифроаналогового преобразователя. Основа построения. Схема нереверсивного
и реверсивного цифроаналогового преобразователя с резисторной матрицей
постоянного сопротивления. Их работа, достоинства и недостатки,
передаточный коэффициент.
32
Аналого-цифровой преобразователь. Назначение и основные координаты
аналого-цифрового преобразователя. Схема и работа аналого-цифрового
преобразователя параллельного и следящего действия.
Самостоятельное изучение данного раздела включает в себя как
закрепление теоретического материала за счет проработки лекций и литературы
(см. [1], в списке основной литературы и [3,4] в списке дополнительной
литературы), так и теоретическую подготовку к лабораторному занятию №6 и
№7. Кроме указанной литературы рекомендуется самостоятельное изучение
раздела 6 электронного курса лекций.
Вопросы для самостоятельной проработки лекционного материала
1. Регуляторы. Назначение
и основа аналогового регулятора.
Операционный усилитель.
2. Функциональная схема интегрального операционного усилителя.
3. Схемы включения операционного усилителя ( общая по прямому и
инверсному входу.
4. Пропорциональный регулятор. Схема включения: логарифмические
амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики, передаточные
функции.
5. Интегральный регулятор. Схема включения: логарифмические
амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики, передаточные
функции.
6. Дифференциальный регулятор. Схема включения: логарифмические
амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики, передаточные
функции.
7. Пропорционально- интегральный регулятор. Схема включения:
логарифмические амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики,
передаточные функции.
8. Пропорционально-дифференциальный регулятор. Схема включения:
логарифмические амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики,
передаточные функции. Схема включения: логарифмические амплитудо–
частотная и фазочастотная характеристики, передаточные функции.
9. Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор. Схема
включения: логарифмические амплитудно-частотная и фазочастотная
характеристики, передаточные функции.
10.Апериодическое звено первого порядка. Схема включения:
логарифмические амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики,
передаточные функции.
11. Задатчик интенсивности (интегрозадающее устройство). Схема
задатчика интенсивности, устройство и его назначение.
12.Согласующие элементы. Назначение согласующих элементов.
13. Фазовый детектор. Назначение фазового детектора его координаты и
режимы работы.
14.Расчетная схема замещения двухполупериодного фазового детектора.
33
15.Диаграмма работы. Характеристики управления.
16.Цифроаналоговой преобразователь. Назначение, основные координаты
цифроаналогового преобразователя. Основа построения.
17.Схема
нереверсивного
и
реверсивного
цифроаналогового
преобразователя с резисторной матрицей постоянного сопротивления. Их
работа ,достоинства и недостатки, передаточный коэффициент.
18.Аналогоцифровой преобразователь. Назначение и основные
координаты аналого– цифрового преобразователя.
19. Схема и работа аналого - цифрового преобразователя параллельного и
следящего действия.
Раздел 7. Датчики. Назначение. Классификация датчиков по принципу
измерения, конструкции по виду сигналов. Метрологические характеристики
датчиков.
Датчики угла и рассогласования. Назначение
Датчики угла на основе сельсинов. Конструкция, исполнение, входные и
выходные координаты, и электрическая схема сельсина. Режимы работы,
фазные и линейные ЭДС, характеристика управления, передаточные
коэффициенты.
Датчики угла на основе синусно- косинусных вращающихся
трансформаторов. Конструкция, режимы работы, характеристики управления,
электрическая схема. Вторичное, первичное и полное симметрирование.
Однофазная схема включения синусно- косинусного вращающегося
трансформатора для режима фазовращателя.
Датчики рассогласования. Назначение, схемы включения и передаточные
коэффициенты.
Потенциометрические датчики. Потенциометрический датчик углового и
линейного перемещения. Потенциометрические измерители углового
рассогласования. Кольцевой потенциометр.
Емкостные датчики. Дифференциальный датчик. Двухфазный емкостной
преобразователь.
Цифровой датчик угла. Конструкция схема считывания, диаграмма
выходных сигналов и характеристика управления цифрового датчика угла с
трехразрядным кодовым диском.Цифровой датчик угла с индуктосином и
диаграмма его работы.
Датчики скорости. Назначение.
Тахогенератор постоянного тока. Конструкция, передаточная функция и
коэффициент, электрическая схема и регулировочная характеристика.
Достоинства и недостатки.
Тахогенератор переменного тока
(асинхронные и синхронные).
Конструкция, электрическая схема, схема согласования асинхронного
тахогенератора с низкоомной нагрузкой. Достоинства и недостатки.
Тахометрический мост. Электрическая схема и эквивалентная схема
тахомоста.
34
Цифровой датчик скорости. Структурная схема цифрового датчика
скорости. Кодовый диск фотоэлектрического датчика импульсов, схема датчика
импульсов. Диаграмма формирования выходного сигнала датчика импульсов.
Схема разделения во времени импульсов двух каналов в датчике скорости.
Датчики электрических величин. Назначение. Датчики тока и
напряжения. Структурные схемы аналоговых и цифровых датчиков тока и
напряжения.
Самостоятельное изучение данного раздела включает в себя как
закрепление теоретического материала за счет проработки лекций и литературы
(см. [2], в списке основной литературы и [3,4] в списке дополнительной
литературы), так и теоретическую подготовку к лабораторному занятию №6 и
№7. Кроме указанной литературы рекомендуется самостоятельное изучение
раздела 7 электронного курса лекций.
Вопросы для самостоятельной проработки лекционного материала
1. Датчики. Назначение. Классификация датчиков по принципу
измерения, конструкции по виду сигналов. Метрологические характеристики
датчиков.
2. Датчики угла и рассогласования. Назначение
3.Датчики угла на основе сельсинов. Конструкция, исполнение, входные
и выходные координаты, и электрическая схема сельсина.
4.Режимы работы, фазные и линейные ЭДС, характеристика управления,
передаточные коэффициенты.
5.Датчики угла на основе синусно- косинусных вращающихся
трансформаторов.
6. Конструкция, режимы работы, характеристики управления,
электрическая схема.
7.Вторичное, первичное и полное симметрирование.
8.Однофазная схема включения синусно- косинусного вращающегося
трансформатора для режима фазовращателя.
9. Датчики рассогласования. Назначение, схемы включения и
передаточные коэффициенты.
10.Потенциометрические
датчики.
Потенциометрический
датчик
углового и линейного перемещения.
11.Потенциометрические измерители углового рассогласования.
12. Кольцевой потенциометр.
13. Емкостные датчики.
14.Дифференциальный датчик.
15.Двухфазный емкостной преобразователь.
16.Цифровой датчик угла. Конструкция схема считывания, диаграмма
выходных сигналов и характеристика управления цифрового датчика угла с
трехразрядным кодовым диском.
17.Цифровой датчик угла с индуктосином и диаграмма его работы.
18.Датчики скорости. Назначение.
35
19.Тахогенератор постоянного тока. Конструкция, передаточная функция
и коэффициент, электрическая схема и регулировочная характеристика.
Достоинства и недостатки.
20.Тахогенератор переменного тока ( асинхронные и синхронные).
Конструкция, электрическая схема.
21. Схема согласования асинхронного тахогенератора с низкоомной
нагрузкой. Достоинства и недостатки.
22.Тахометрический мост. Электрическая схема и эквивалентная схема
тахомоста.
23. Цифровой датчик скорости.
43.Структурная схема цифрового датчика скорости.
24.Кодовый диск фотоэлектрического датчика импульсов, схема датчика
импульсов.
25.Диаграмма формирования выходного сигнала датчика импульсов.
26.Схема разделения во времени импульсов двух каналов в датчике
скорости.
27.Датчики электрических величин. Назначение.
28. Датчики тока.
29. Датчики напряжения.
30.Структурные схемы аналоговых датчиков тока.
31. Структурные схемы цифровых датчиков напряжения
22. По каким параметрам и в какой мере различаются сопротивления в
разрядах АЦП
33.Характеристика управления трехразрядного АЦП.
34.Какими параметрами характеризуются АЦП.
35.Сопоставте достоинства и недостатки АЦП последовательного и
параллельного действия.
36. В работе фазового детектора участвуют два напряжения еу и еоп. Какие
функции выполняют эти напряжения.
37. Поясните на основе общего алгоритма работы фазового детектора
понятие амплитудного и фазового режимов в его работе.
38. Сформируйте определение режимов работы сельсина и СКВТ.
39. В каком из двух режимов сельсина ( СКВТ) – амплитудном или
фазовращательномхарактеристика
управления
обладает
большими
линейностью и диапазоном измеряемого угла.
40.Напишите выражение погрешности для цифрового датчика угла.
41.Что такое неоднозначность считывания и как она устанавливается в
цифровых датчиках угла с кодовыми дисками и датчика угла.
42.Сопоставте достоинства и недостатки тахогенераторов постоянного и
переменного тока.
43.Напишите
выражения
для
передаточных
коэффициентов
тахогенератора постоянного и переменного тока.
36
44.Назовите основные составные части аналоговых датчиков напряжения
и тока и укажите их функциональные назначения.
45. Назовите основные составные части цифровых датчиков напряжения
и тока и укажите их функциональные назначения.
46.Чем определяются передаточные коэффициенты датчиков напряжения
и тока.
Самостоятельная подготовка к выполнению лабораторных работ
Лабораторная работа № 1
Формирование
выходного
напряжения
широтно-импульсного
преобразователя постоянного напряжения в соответствии с заданным законом
управления.
Снятие внешней характеристики широтно-импульсного преобразователя
при различных законах управления.
Назначение широтно- импульсного преобразователя
Функциональная схема широтно- импульсного преобразователя и
широтно- импульсного модулятора. Входная и выходная координата. Работа
нереверсивного ШИП. Реверсивный ШИП. Поочередная и симметричная
коммутация. Графики опорного напряжения и выходной ЭДС с однополярными
и разнополярными импульсами. Внешние характеристики и характеристики
управления.
1.Дайте определение ШИП.
2. Назовите основные способы регулирования напряжения на нагрузке.
3.Перечислите основные схемы ШИП.
4.Поясните основные способы запирания тиристоров.
5.Назначение конденсаторов.
6. Каковы способы управления реверсивных ШИП
7.Схема нереверсивного ШИП. Принцип ее работы.
8.Какие основные недостатки нереверсивных тиристорных ШИП.
9. Способы устранения недостатков нереверсивных тиристорных ШИП.
10.Симметричная коммутация ШИП.
11. Поочередная коммутация ШИП
11. Поочередная коммутация ШИП
Лабораторная работа № 2
Снятие внешней характеристики широтно-импульсного преобразователя
при различных законах управления
1.Поясните основные способы запирания тиристоров.
2. Выходные параметры ШИП.
3.Функциональная схема ШИП.
4. Назначение широтно- импульсного модулятора.
5. Из чего состоит полный цикл работы ШИП.
6. Диаграмма работы.
37
7.Дайте определение скважности.
8. Графики опорного напряжения.
Лабораторная работа № 3
Формирование ШИМ сигналов для трехфазного мостового автономного
инвертора напряжения при работе на статическую нагрузку.
Типы инверторов. Назначение. Область применения. Способы
коммутации. Работа инвертора тока и напряжения.
1.Объясните разницу между режимами выпрямления и инвертирования.
2.Какие причины приводят к опрокидыванию инвертора ведомого сетью.
3.Как необходимо изменить угол опережения, чтобы повысить
коэффициент мощности.
4.Основные типы существующих инверторов.
5.Какие особенности автономных инверторов тока (АИТ), автономных
инверторов напряжения (АИН).
Лабораторная работа № 4
Определение параметров, характеризующих работу на двигательную
нагрузку, преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока
и трехфазным мостовым автономным инвертором напряжения.
Назначение преобразователей частоты. Входные и выходные координаты.
Типы преобразователей частоты. Преобразователь с автономным инвертором
тока и напряжения. Достоинства и недостатки. Параметры преобразователя с
промежуточным звеном при работе на двигательную нагрузку.
Преобразователь частоты непосредственно связанный с сетью. Основные узлы.
Достоинства и недостатки.Преимущества и недостатки преобразователей
частоты с промежуточным звеном постоянного тока
1. Характеристики выходного напряжения при работе на ПЧ с
промежуточным звеном на нагрузку соединенную звездой .
2. Характеристики выходного напряжения при работе на ПЧ с
промежуточным звеном на нагрузку соединенную треугольником .
3. Назовите основные блоки системы управления инвертором.
4. Передаточные коэффициенты блоков СУИ
5. Какие углы открытого состояния тиристоров имеют место в трехфазных
автономных инверторов преобразователей частоты.
Контрольные вопросы по дисциплине « Элементы систем автоматики»
1.Введение. Классификация элементов. Основные координаты и
характеристики элементов.
2. Формирование характеристик с помощью обратной связи по выходной
координате
3.Структурные схемы механической части электропривода как
динамическое звено,.
4.Двигатель постоянного тока как динамический объект.
38
5.Асинхронный двигатель как динамический объект.
6.Синхронный двигатель как динамический объект.
7. Шаговые двигатели, уравнения электрического и динамического
равновесия, эквивалентные схемы
8.Генератор
постоянного
тока
–
типовой
электромашинный
преобразователь. Достоинства и недостатки.
9.Блочно- функциональная схема генератора постоянного тока. Основные
координаты и характеристики управления генератора как силового элемента.
10. Обобщённое управление возбуждением и общая структурная схема
генератора.
11. Передаточные функции и частотные свойства генератора в различных
схемах возбуждения. Форсирование переходных процессов.
12. Генератор с критическим самовозбуждением как силовое
интегрирующее звено.
15.Электромашинные
усилители
поперечного
поля.
Схема,
регулировочная и внешняя характеристика, передаточная функция
электромашинного усилителя.
14.Магнитный усилитель. Схемы включения, регулировочная и внешняя
характеристика, передаточная функция магнитного усилителя
15. Тиристорные преобразователи. Достоинства и недостатки
тиристорных преобразователей. Функциональная схема.
16.Схемы включения вентильных групп.. Функциональная схема блока
управления СИФУ.
17. Косинусоидальное и пилообразное опорное напряжение.
18.Передаточная функция тиристорного преобразователя.
19. Широтноимпусные преобразователи. Назначение, достоинства и
недостатки.
20.Функциональная схема широтно-импульсного преобразователя.
21.Функциональная схема широтно-импульсного модулятора. Нереверсивная
схема и диаграмма работы вентильного коммутатора.
22.Реверсивная схема широтно- импульсного преобразователя с
очередной и симметричной коммутацией, диаграмма работы.
23.Не
реверсивный
широтно-импульсный
преобразователь
с
тиристорным ключом.
24.Внешние характеристики, графики опорного напряжения и ЭДС с
однополярными и разнополярными импульсами.
25. Тиристорные преобразователи напряжения. Блочная структура
тиристорного преобразователя напряжения.
26.Схема для 3- фазной нагрузки и однофазная схема замещения.
27.Графики тока и напряжения для одной фаза тиристорного
преобразователя напряжения.
28.Требования к ширине импульсов системы импульсно фазового
управления тиристорного преобразователя напряжения.
39
29. Индуктивно- емкостные преобразователи тока. Назначение область
использования основа выполнения индуктивно- емкостного преобразователя
тока.
30.Схема и векторная диаграмма источника тока.
31.Схема трехфазного активно- емкостного источника тока.
32.Схема, электромеханическая и механические характеристики системы
источник тока двигатель.
33. Преобразователи частоты.
34.Преобразователи
напряжения
с
промежуточным
звеном.
35.Управляемый источник тока и напряжения.
36.Автономный инвертор тока и напряжения. Входные и выходные
координаты.
37.Функциональная система управления инвертором: назначение
задающего генератора, распределителя и формирователя импульсов и их
диаграмма работы.
38 Искусственная коммутация. Схема и диаграмма работы автономного
инвертора тока с λ = 120о.
39.Схема и диаграмма работы автономного инвертора напряжения с λ =
о
180 .Выводы.
40.Непосредственные
преобразователи
частоты.
Основа
непосредственного преобразователя частоты.
41. Структурная схема непосредственного преобразователя частоты.
42.Трехфазная нулевая и трехфазная мостовая схемы непосредственного
преобразователя частоты.
43.Напряжения управления. Графики изменения напряжения управления
и выходной ЭДС для одной фазы нагрузки .
44. Регуляторы. Назначение
и основа аналогового регулятора.
Операционный усилитель.
45Функциональная схема интегрального операционного усилителя.
46.Схемы включения операционного усилителя ( общая по прямому и
инверсному входу.
47. Пропорциональный регулятор. Схема включения: логарифмические
амплитудно–частотная и фазочастотная характеристики, передаточные
функции.
48.Интегральный регулятор. Схема включения: логарифмические
амплитудно–частотная и фазочастотная характеристики, передаточные
функции.
49. Дифференциальный регулятор. Схема включения: логарифмические
амплитудно–частотная и фазочастотная характеристики, передаточные
функции.
50. Пропорционально- интегральный регулятор. Схема включения:
логарифмические амплитудно–частотная и фазочастотная характеристики,
передаточные функции.
40
51 Пропорционально- дифференциальный регулятор. Схема включения:
логарифмические амплитудно–частотная и фазочастотная характеристики,
передаточные функции. Схема включения: логарифмические амплитудо–
частотная и фазочастотная характеристики, передаточные функции.
52. Пропорционально- интегрально- дифференциальный регулятор.
Схема включения: логарифмические амплитудно–частотная и фазочастотная
характеристики, передаточные функции.
53. Апериодическое звено первого порядка. Схема включения:
логарифмические амплитудно–частотная и фазочастотная характеристики,
передаточные функции.
53. Задатчик интенсивности ( интегрозадающее устройство). Схема
задатчика интенсивности, устройство и его назначение.
54.Согласующие элементы. Назначение согласующих элементов.
55. Фазовый детектор. Назначение фазового детектора его координаты и
режимы работы.
55.Расчетная схема замещения двухполупериодного фазового детектора.
56.Диаграмма работы. Характеристики управления.
57.
Цифроаналоговой
преобразователь.
Назначение,
основные
координаты цифроаналогового преобразователя. Основа построения.
58. Схема нереверсивного и реверсивного цифроаналогового
преобразователя с резисторной матрицей постоянного сопротивления. Их
работа, достоинства и недостатки, передаточный коэффициент.
59.Аналого-цифровой преобразователь. Назначение и основные
координаты аналого-цифрового преобразователя.
60. Схема и работа аналого-цифрового преобразователя параллельного и
следящего действия.
61 Датчики. Назначение. Классификация датчиков по принципу
измерения, конструкции по виду сигналов. Метрологические характеристики
датчиков.
62. Датчики угла и рассогласования. Назначение
63.Датчики угла на основе сельсинов. Конструкция, исполнение, входные
и выходные координаты, и электрическая схема сельсина.
64.Режимы работы, фазные и линейные ЭДС, характеристика управления,
передаточные коэффициенты.
65.Датчики угла на основе синусно-косинусных вращающихся
трансформаторов.
64. Конструкция, режимы работы, характеристики управления,
электрическая схема.
65.Вторичное, первичное и полное симметрирование.
66.Однофазная схема включения синусно-косинусного вращающегося
трансформатора для режима фазовращателя.
67. Датчики рассогласования. Назначение, схемы включения и
передаточные коэффициенты.
41
68.Потенциометрические
датчики.
Потенциометрический
датчик
углового и линейного перемещения.
69.Потенциометрические измерители углового рассогласования.
70. Кольцевой потенциометр.
71. Емкостные датчики.
42.Дифференциальный датчик.
73.Двухфазный емкостной преобразователь.
74.Цифровой датчик угла. Конструкция схема считывания, диаграмма
выходных сигналов и характеристика управления цифрового датчика угла с
трехразрядным кодовым диском.
75.Цифровой датчик угла с индуктосином и диаграмма его работы.
76.Датчики скорости. Назначение.
77..Тахогенератор постоянного тока. Конструкция, передаточная функция
и коэффициент, электрическая схема и регулировочная характеристика.
Достоинства и недостатки.
78.Тахогенератор переменного тока (асинхронные и синхронные).
Конструкция, электрическая схема.
79. Схема согласования асинхронного тахогенератора с низкоомной
нагрузкой. Достоинства и недостатки.
80.Тахометрический мост. Электрическая схема и эквивалентная схема
тахомоста.
42
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Терехов, В.М. Элементы систем автоматизированного электропривода
[Текст] / В.М. Терехов // М.: Энергоатом издат. - 1987.
2. Володарский, А.В. Расчет показателей надежности средств
автоматизации [Текст] / А.В.Володарский, О.А.Ковалева, В.В. Павлов // ГОУ
ВПО «Гос.ун-т цвет.металлов и золота». Красноярск. - 2005. - 100с.
3. Павлов, В.В. Микропроцессорные средства в электроприводах и
технологических комплексах на горных работах [Текст] / В.В.Павлов,
О.А.Ковалева, Б.С. Заварыкин // ГОУ ВПО «Гос. Ун-т цвет. Металлов и
золота». – Красноярск. - 2006. - 108 с.
43
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ……………………………………………..…3
Занятие 1…………………………………………………………………….…3
Занятие 2……………………………………………………………………….4
Занятие 3……………………………………………………………………….4
Занятие 4……………………………………………………………………….5
Занятие 5……………………………………………………………………...17
ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………...25
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ…………………………27
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………43
44
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
54
Размер файла
861 Кб
Теги
практ, элементы, 140604, система, пособие, спец, занятие, метод, учеб, автомати, 1116, студентов, сиб
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа