Методические указания к контрольной работе по МДК 01.02 «Системы автоматизации сельскохозяйственных организаций» (Основы автоматики)
методическая разработка по теме

 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РБ

ГБПОУ БЕЛЕБЕЕВСКИЙ КОЛЛЕДЖ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

Контрольная работа № 1

по МДК 01.02 «Системы  автоматизации сельскохозяйственных организаций» (Основы автоматики)

Профессионального модуль: ПМ.01. «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования (в т.ч. электроосвещения), автоматизация сельскохозяйственный организаций»

Специальность: 35.02.08 «Электрификации и автоматизации сельского хозяйства»

                 Составил преподаватель к.т.н. Камышева О.А.____________

                                                                                                                        подпись

Рассмотрен

На заседании цикловой комиссии электротехнических дисциплин                                                                                 Председатель ПЦК

Протокол № ____ от «___»_______ 2018 год                                                                                                         ____________ О.А.Камышева  

«Согласовано»                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  Зав. заочным отделением

____________ Е.А. Танакбаев                                                                

г. Белебей 2018г.

Контрольная работа включает 3 теоретических вопроса и 3 практических задачи,  варианты для выполнения заданий в таблице 1 и 2.

Таблица 1 - Распределение теоретических вопросов по вариантам

Вопросы к контрольной работе

1. Опишите классификацию автоматических систем по назначению и объясните сущность каждого вида автоматических систем: САК, САУ, САЗ и САР.
2.  Опишите классификацию автоматических систем по алгоритму функционирования:        программные, следящие, стабилизирующие. Приведите примеры таких систем.
3.  Начертите функциональную схему автоматической системы регулирования. Объясните назначение элементов схемы: датчиков, задатчиков, сравнивающих органов, исполнительных механизмов и регулирующих органов.
4.  Приведите пример статического регулирования, объясните сущность статистического регулирования и дайте характеристику такого регулирования.
5.  Приведите пример астатического регулирования, объясните сущность астатического регулирования и дайте характеристику такого регулирования.
6.  Опишите классификацию автоматических систем по виду управляющих воздействий на объект. Объясните сущность вида воздействия: непрерывного, дискретного и релейного воздействия.
7.  Дайте схему АСУ, в которой управление осуществляется по разомкнутому циклу. Объясните назначение и взаимодействие элементов схемы.
8.  Изобразите схему АСУ, в которой управление осуществляется по замкнутому циклу. Укажите преимущества замкнутой системы по сравнению с разомкнутой.
9.  Опишите виды воздействий в автоматических системах. Обратные связи в АСУ: положительные и отрицательные, жесткие и гибкие, их назначение и область применения.

10.Объекты управления в АСУ, технологический процесс в объектах управления и параметры, характеризующие этот процесс.

11 .Изобразите схему АСУ, построенную по принципу отклонения. Объясните назначение и взаимодействие элементов схемы. Приведите примеры.

12.  Изобразите схему АСУ, построенную по принципу возмущения. Объясните назначение и взаимодействие элементов схемы. Приведите примеры.
13. Изобразите схему адаптивной АСУ. Объясните назначение и взаимодействие элементов схемы.

14. Объясните принцип действия и устройство потенциометрического датчика с прямым каркасом, его назначение. Ответ иллюстрируйте схемой и графиком статистической характеристики.

15. Объясните устройство и принцип действия потенциометрического датчика с кольцевым каркасом и его назначение. Ответ иллюстрируйте схемой и графиком статистической характеристики.

16.Объясните устройство, принцип действия тензометров и тензолитов и их назначение. Ответ иллюстрируйте схемой и графиком статистической характеристики.

17. Объясните устройство, принцип действия и область применения индуктивных датчиков. Дайте статистическую характеристику плоскостного индуктивного датчика.

18. Объясните устройство, принцип действия трансформаторного датчика угла поворота. Укажите достоинства, недостатки, область применения. Схема и график статистической характеристики.

19. Объясните устройство, принцип действия емкостного плоского датчика. Укажите достоинства, недостатки и область применения. Дайте схему и статистическую характеристику.

20. Объясните устройство и принцип действия емкостного датчика с изменением диэлектрической проницаемости межобкладочного пространства. Укажите достоинства, недостатки и область применения. Дайте схему и график статистической характеристики.

21. Объясните устройство и принцип действия фоторезистора. Укажите достоинства, недостатки и область применения. Ответ иллюстрируйте графиками вольт - амперной и световой характеристики.

22. Объясните устройство и принцип действия фотоэлемента с внутренним фотоэффектом. Достоинства, недостатки и область применения.

23. Опишите устройство и принцип действия манометрического и сильфонного датчиков температуры, приведите их схемы и укажите достоинства, недостатки и область применения.

24. Опишите устройство и принцип действия биметаллического и дилатометрического датчиков температуры, приведите их схемы и укажите достоинства, недостатки и область применения.

25. Опишите устройство и принцип действия металлического терморезистора и контактного датчика температуры. Укажите достоинства, недостатки и область применения. Дайте температурную характеристику терморезистора.

26. Опишите устройство и принцип действия термисторов, их достоинства, недостатки и область применения. Дайте график температурной характеристики.

27.  Опишите устройство и принцип действия позистора. Укажите достоинства, Недостатки и область применения. Дайте график температурной характеристики.

28.  Опишите устройство и принцип действия термопары. Укажите достоинства, недостатки и область применения. Дайте график температурной характеристики.

29. Опишите устройство и принцип действия пьезоэлектрического датчика давлений, моментов. Достоинства, недостатки и область применения.

30. Опишите устройства, принцип и область применения центробежного датчика оборотов.

31. Опишите устройство, принцип действия тахогенератора 3-х фазного ток и жидкостного датчика оборотов.

32. Изобразить упрощенную схему датчика уровня сыпучих материалов. Укажите достоинства, недостатки и применение.

33.  Изобразите упрощенную схему датчика уровня жидкости магнитоуправляемыми контактами. Укажите достоинства, недостатки применение.

34.  Датчики расхода жидкости и газов. Их устройство и принцип действия.

35.  Датчики контроля качества плодов, устройство и принцип действия.

36.  Датчики контроля свежести яиц, устройство и принцип действия.

37. Гигрометрические, кондуктометрические и диэлькометрические датчик влажности воздуха, твердых и сыпучих материалов. Устройство принцип действия.

38.  Электрический психрометр для определения влажности воздух Устройство и принцип действия.

39. Устройство, принцип действия, характеристика и область применена тиристора.

40. Изобразите схему однотактного магнитного усилителя. Объяснит принцип действия,  дайте график характеристики управления. Коэффициент усиления.

41. Изобразите схему магнитного усилителя с обмоткой смещения. Объясните принцип действия и дайте характеристику усилителя. Назначение смещения.

42. Изобразите схему магнитного усилителя с внешней обратной связи. Объясните принцип действия и дайте характеристику.

43. Изобразите схему двухтактного дифференциального магнитного усилителя. Объясните принцип действия и применение усилителя, характеристику управления.

44. Изобразите схему гидроусилителя с золотниковым управляющим органом. Объясните принцип усиления и укажите область применения.

45. Изобразите схему транзисторного мультивибратора. Объясните принцип действия и укажите область применения.

46. Изобразите схему симметричного триггера. Объясните принцип действ! и укажите область применения.

47. Изобразите схему стабилизатора на стабилитроне. Объясните принцип действия и укажите область применения. Дайте характеристику стабилизатора, определение коэффициента стабилизации.

48. Изобразите схемы стабилизаторов на транзисторах р-п-р и п-р проводимости. Объясните принцип работы.

49. Изобразите схему ферромагнитного стабилизатора напряжения. Объясните принцип стабилизации и дайте параметры стабилизатора.

50. Изобразите схемы феррорезонансных стабилизаторов и объясните принцип их действия

51. Опишите классификацию промежуточных реле по конструкции, принцип работы и времени срабатывания и перечислите основные параметры реле.

52. Устройство и принцип действия нейтральных реле, одно- и - двухпозиционных. Их применение. Их выбор.

53.  Опишите устройство, принцип действия и классификации: поляризованных реле, их применение.

54. Устройство и принцип действия электромагнитных vэлектродвигательных реле времени.

55. Создание выдержки времени на промежуточных реле с помощью конденсаторов. Схемы, принцип действия, зависимость времени срабатывания и отпускания.

56. Создание выдержки времени на промежуточных реле с помощью короткозамкнутых витков: шайб под катушкой и закороченных обмоток.

57. Объясните устройства, принцип действия, классификацию и применение шаговых искателей.

58. Изобразите принципиальную схему, объясните работу программного реле 2 РВМ. Как составляется программа на реле.

59. Изобразите принципиальную схему и объясните работу и составление программы на реле ВС-10.

60. Изобразите устройство и опишите принцип действия герконового реле с магнитоуправляемыми контактами. Объясните их преимущества перед обычными контактными реле.

61. Начертите схему нуль-органа и объясните работу и применение.

62.  Приведите схемы конструкций и опишите работу муфт сухого и вязкого трения.

63.  Приведите схему, конструкцию и опишите работу индукционной муфты скольжения.

64. Электромагнитные клапаны, их устройство и принцип действия.

65. Приведите схему и опишите работу исполнительных однооборотных двигателей.
66. Начертите схему управления электродвигательным исполнительным механизмом, опишите работу схемы.                                
67. Начертите схему управления электродвигательным исполнительным механизмом БИМ. Опишите работу схемы.

68. Объясните, как выполняется аналитическая запись структуры и условий работы релейных схем. Ответ иллюстрируйте схемами с использованием графических и буквенных символов.

69. Назначение двоичной алгебры. Законы и следствия двоичной алгебры.
70. Логические функции. Объясните сущность логической функции «НЕ» и приведите схемы ее реализации на контактных и бесконтактных элементах. Условное обозначение функции.
71.  Объясните сущность логической функции «И» и приведите схемы ее реализации на контактных и бесконтактных элементах. Условное обозначение функции.

72. Объясните сущность логической функции «ИЛИ» и приведите схемы ее реализации на контактных и бесконтактных элементах. Условное обозначение функции.

73. Объясните сущность логической функции «И-НЕ» и приведите схемы ее реализации на контактных и бесконтактных элементах. Условное обозначение функции.

74. Объясните сущность логической функции «ИЛИ - НЕ» и приведите схемы ее реализации на контактных и бесконтактных элементах. Условное обозначение функции.

75. Объясните сущность логической функции «ЗАПРЕТ» и приведите схемы ее реализации на контактных и бесконтактных элементах. Обозначение функции.

76. Объясните сущность логической функции «НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ» (исключающее ИЛИ) и приведите схемы ее реализации на контактных и бесконтактных элементах. Условное обозначение функции.

77.  Объясните сущность логической функции «ПОВТОРЕНИЕ» и приведите схемы ее реализации на контактных и бесконтактных элементах.

78.  Объясните на конкретном примере сущность минимизации (упрощения) релейных схем.

79.  Опишите серию логических элементов «ЛОГИКА Т». Схема базового логического элемента Т-101.

80.  Опишите серию микросхем К-155. Начертите принципиальную схему основного функционального элемента серии и объясните ее работу.

81.  Покажите на примере преобразование релейной контактной схемы в бесконтактную.

82.  Начертите схему и объясните принцип действия регулятора ПТР-2.

83.  Классификация систем телемеханики по назначению и их сущность.

84.  Объясните методы организации команд телеуправления.

85.  Дайте схему и опишите временной способ разделения сигналов.

86.Дайте схему и опишите частотный способ разделения сигналов.

87.  Приведите классификацию систем телеизмерения по дальности действия, принципу работы и конструкции.

88. Начертите схемы и опишите работу небалансных систем интенсивности телеизмерения.

89. Дайте схемы и опишите работу балансных систем телеизмерения.

90.  Опишите бесконтактный и индуктивный преобразователи для получения импульсов для систем телеизмерения.

91.  Опишите транзисторно-конденсаторный частотомер

92.  Линии связи систем телемеханики.

93.  Основные понятия о надежности. Дайте определения.

94.  Основные численные показатели надежности. Дайте определения.

95.  Причины отказов автоматических систем.

96.  Пути повышения надежности автоматических систем.

97.  Основные показатели экономической эффективности автоматизации производства. Дайте определения.

98. Годовые эксплуатационные издержки. Формула издержек и составляющих элементов издержек.

99.  Определение эффективности автоматизации по приведенным затратам. Сущность метода.

100.  Функциональная схема и принцип действия программируемых контроллеров.

Таблица 2 - Распределение практических задач по вариантам

Исходные данные к практическим задачам

Задача №1

Пользуясь таблицей 3, рассчитайте потенциометрический датчик с прямоугольным каркасом для измерения линейных перемещений. Определите диаметр и длину провода намотки, размеры каркаса и витковую погрешность.

Таблица 3 - Исходные данные к задаче 1.

Примечание: удельное электрическое сопротивление константана примите равным

0,5 х 10 -6 Ом * м, а манганина - 0,4 х10 -6 Ом*м = 0,4 Ом*мм2/м.

Задача №2.

Для измерения температуры Тм используется термопара, показывающая величину термо - ЭДС Е (Тм, То). Используя данные, приведенные в таблице 4. определить все величины, отмеченные прочерками. Ответьте на вопрос будет ли изменяться термо - ЭДС термопары, если температура контролируемой среды меняется, но разность температур горячего и холодного спаев остается неизменной. То = 0 °С.

Таблица  4 -  Исходные данные к задаче 2.

Задача 3.

Определите наибольший диапазон изменения емкости цилиндрического конденсатора для измерения уровня жидкости, взяв длину цилиндров  L=1,5 м и их диаметр Д и d из таблицы 5, а также величины отмеченные прочерками.

     Таблица 5 -  Исходные данные к задаче 3.

έ

Примечание 1. При определении укажите название жидкости, уровень которой измеряется.

Примечание 2. Абсолютная погрешность воздуха  έ 0=8,85*10-2 Ф/м

Задача №4.

Пользуясь таблицей 6, определите емкость и чувствительность емкостного плоского датчика и постройте график зависимости силы тока датчика от расстояния между его пластинами. Напряжение питания датчика 220 В.

Таблица 6-  Исходные данные к задаче 4.

Задача №5.

Пользуясь таблицей 7, постройте график температурной характеристики терморезистора в интервале температур 293-373 К, а также определить чувствительность и температурной коэффициент терморезистора при заданной температуре.

Таблица 7 - Исходные данные к задаче 5.

Задача №6

Пользуясь таблицей 8, определите индуктивность и силу тока индуктивного датчика. Постройте график рабочей части выходной характеристики датчика I= f(6). Частота тока принять равной 50 гЦ.

Таблица 8 -  Исходные данные к задаче 6.

Задача №7.

Рассчитайте параметрический стабилитазатор, напряжения на стабилитроне. Требования к стабилизатору даны в таблице 9.

Таблица 9 -  Исходные данные к задаче 7.

Задача 8.

Пользуясь таблицей 10, начертите контактную схему, соответствующую заданной формуле. Затем упростите формулу, используя законы и следствия двоичной алгебры, и по упрощенной формуле начертите схему. Проанализировав работу обоих контактных схем, убедитесь в их аналогичности.

Таблица 10 -  Исходные данные к задаче 8.

Задача №9.

По данной формуле релейно-контактной схемы постройте функциональную схему на логических элементах серии К155.

Таблица 11 -  Исходные данные к задаче 9.

Задача 10.

Двигательный исполнительный механизм типа МЭО с 2-х фазным асинхронным двигателем подключен к сети с напряжением Ином и частотой 50 Гц. Параметры обмоток Lи Rданы в таблице 12.

Определите емкость и напряжение на конденсаторе, который необходимо включить в одну из обмоток для создания вращающегося магнитного поля.

Таблица 12 -  Исходные данные к задаче 10.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

                ЗАДАЧА 1

Расчет потенциометрических датчиков с прямоугольным каркасом производят на основании следующих зависимостей:

Диаметр провода обмотки

D=мм

Где I- сила тока потенциометра, А

J-допустимая плотность тока в обмотке (принимается 10 А/)

Полное сопротивление обмотки

R=U/I, Ом

Число витков при заданной длине намотки, мм

W=Lн/d

 Где Lн - заданная длина намотки, мм

Длина провода обмотки

Lп=π**R/4*

Где   - удельное электрическое сопротивления провода манганин

-= 0,4* Ом*/м= 0, Ом*=0,4 Ом*/м

Длина одного витка

l =Lп/W

Размеры каркаса толщина а= 4d, Ширина в = l-2а/2

Витковая погрешность

,5*R/W

Пример: Рассчитать потенциометрический датчик с прямоугольным каркасом. Исходные данные: Lн=20мм, I=80мА, U=10B, j=10А/

Материал провода  манганин

При решении примера все величины следует выражать в единицах СИ

Согласно этому требованию все исходные данные запишем в единицах СИ:

Lн=20*, м,  I=80*, А , j=10*А/

Теперь, пользуясь выше указанными формулами, производим необходимые вычисления.

Диаметр провода

D=10*

Обратите внимание на то, что обозначения единиц надо помещать не только в конце окончательного результата, но и после всех промежуточных вычислений.

Полное сопротивление потенциометра

R=U/I=10/(80*=125 Ом

Число витков обмотки потенциометра

W=Lн/d=20*/= 200 витков

Длина провода обмотки

Lп==3,14**125/4*0,4*=2,45 м

Длина одного витка

l= Lп/W=2,45/200=0,01225 м=12,3 мм

Размеры каркаса: толщина а>4d, a>4*м,

Принимаем a=5*=0,5 мм

Ширина в=(l-2*a)/2=(0,0122-2*5*)/2=0?0056м=5,6мм

Принимаем в =6 мм

Витковая погрешность R/W= 0,5*125/200 Ом/виток=0,31 Ом/виток,

что допустимодоп  Ом/виток).

ЗАДАЧА 2

Величина ЭДС на выходе термопары зависит от типа термопары и температуры нагрева горячего спая по сравнению  с температурой среды, в которой находится выводы термопары. Исходные данные решения задачи даны ниже в следующей таблице 13.

Пример: Измеренное значение термоЭДС при температуре Тм=620 составляет 25,05 мВ. Определить тип используемой термопары и погрешность нахождения термоЭДС Еизм (620, То) при То=0

Решение: По таблице 13 определяем, что наиболее близкое значение Е (Тм, То) для заданной температуры Тм=620 принадлежит термопаре ТХА.

     Определим значение термоЭДС Е ( 620, То) для выбранного типа термопары. Для этого воспользуемся таблицей 13 , учитывая, что в приведенных в ней диапазонах термоЭДС меняется  линейно.

Етабл(Тм,То)=Е(Тн,То)+Кт*(Тм-Тн),

Где Кт-Етабл(Тк,То)-Етабл(Тн,То)/100 мВ/град.С.

Тк и Тн конечное и начальное значение температурного диапазона;

То- температура холодного конца термопары при градусе(То=0).

В рассматриваемом примере Тм=620; Тк=700 ; Тн=600 .

Кт=Етабл(700,0)-Етабл(600,0)/100=(29,15-24,91)/100=0,0424 мВ/град.С.

Етабл(620,0)=Етабл(600,0)+0,0414*(620-600)=24,91+0,848=25,758мВ.

Определяем абсолютную погрешность, допускаемую термопарой

=Еизм(620,0)-Етабл(620,0)=25,05-25,758=-0,708 мВ

Относительная погрешность, допускаемая термопарой

=/Еизм(620,0)= -0,708/25,05=0,028 или в процентах =0,028*100=2,8%

Таблица 13 – Значения ЭДС термопар от температуры

ЗАДАЧА 3

Для измерения уровня воды используют цилиндрический конденсатор.

Длина цилиндров L=1,5 м, диаметр D=5 мм. Определить наибольший диапазон емкости конденсаторов.

С=2**(-1)*l+L/Ln;  Kч=2**о*(-1)/Ln

Решение: Конструктивно уровнемер выполнен из двух параллельно соединенных конденсаторов С ( образован частью электродов и жидкостью, уровень которой измеряется) и Со образован частью электродов и воздухом. Емкость уровнемера определяют по формуле:

С=+=2**[l*

Где=*; и  абсолютная диэлектрическая проницаемость воздуха жидкости, ф/м

Относительная диэлектрическая проницаемость жидкости

L и l -Полная длина цилиндра и длина его, заполненная жидкостью, М

d и D - Диаметры внешнего и внутреннего цилиндров, м

=8,85* Ф/м= 8,85 пФ/м

Определим емкость  конденсатор при нулевом уровне. В этом случае 1= 0  и емкость уровнемера составит

Смин=2*/1n(D/d)=2*3,14*1,5*8,85*81/ 1n(40/5)=6752,67*=40*

Определим емкость конденсаторов при максимальном уровне. В этом случае 1= L и емкость уровнемера составит

Смакс=2*/ln(D/d)=2*3,14*1,5*8,85*81/ ln(40/5)=6752,67/2,08=3246,5 пФ

Наибольший диапазон изменения емкости конденсатора  составит

Смакс-Смин=3246,6-40,0=3206,5 пФ

ЗАДАЧА 4

Расчет характеристик емкостного плоского датчика.

Пример: Дано: диэлектрическая проницаемость среды; площадь пластин конденсаторов  F=100    напряжение питания U=220 B частота тока f=200 кГц расстояние между пластинами  ; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мм.

Определить емкость и чувствительность датчика и построить график зависимости силы тока датчика от расстояния между пластинами

РЕШЕНИЕ: Выразим исходные величины в единицах системы СИ

F=100 =100*10-4=1*10-2

f=200 кГц= 200*103 Гц = 2*105 Гц

мм = 0,5*м; м;     м;

=2,0*;

Емкость плоского конденсатора С=*F/

Где- диэлектрическая проницаемость вакуума

 -диэлектрическая проницаемость среды, безразмерная величина , равная для воздуха -1, воды- 81, бумаги- 2,5, нефтепродуктов- 2…2,1, резины- 2,7

F -Площадь пластин конденсаторов, м

 -Расстояние между пластинами

Преобразуем формулу емкости в удобную для расчетов форму

С=1*8,85**1*//

Вычисляем емкость конденсаторов при заданных значениях результаты расчетов сводим в таблицу

Например при

мм = 0,5*м=0,5мм;   С/

Подсчитаем значение емкостного сопротивления датчика

Х=1/2*79618/C, Ом=79,62/С кОм

Поэтому =1/2*

Остальные расчеты сводим в таблицу

Определяем силу тока датчиков при заданных значениях

I=U/Х мА

  Тогда.

Аналогично определяем токи при других  и заносим в таблицу.

По данным расчета строим график зависимости I= f(

Чувствительность датчика S=*F/ , Ф/м

Выражая величины в единицах СИ, получим

S=8,85**1*/) Ф/м=8,85*/  Ф/м

Пользуясь этой зависимостью, можно вычислить чувствительность датчика при заданных значениях

Например, при=1 мм  =8,85*

ЗАДАЧА 5

Расчет температурной характеристики терморезистора.

ДАНО: Тип терморезистора ММТ-1 ,сопротивление терморезистора при 293К=10 кОм;

Отношение /=8.

Построить график температурной характеристики терморезистора в интервале температур 293-373К, а также определить чувствительность и температурный коэффициент терморезистора при температуре Т=333К

Решение

1. Определяем постоянную материала терморезистора

В=1365*Ln(/Ln8=1365*2?0794=2838 K

2. Пользуясь формулой =* (-)

И задаваясь значением температуры 293, 313, 333, 353, 373К

Находим соответствующие значения

Например, при Т=333К

= 10*e(2838/333-2838/293)=10*=10*=3,1 кОм

По данным таблицы строим график зависимости,= f(T)

Для этого выбираем масштаб для- в 1 см 1,0 кОм;

 Для Т-В 1 см 10 градусов

Температурный коэффициент терморезистора при температуре 333К

=-2838/= -0,026

Чувствительность терморезистора при температуре 333К

S=-0,025*3,1*-80,6 Ом*

Такая высокая чувствительность позволяет с помощью терморезисторов фиксировать даже незначительные колебания температуры ( даже тысячные доли градусов)

ЗАДАЧА 6

Пример:

Рассчитать  статическую характеристику индуктивного датчика

ДАНО: Напряжение питания U=220 B;  f=50 кГц -частота тока, n=10000-число витков датчика , F=100 площадь сечения проводов; значение воздушного зазора равны 0,5, 2, 3, 4, 6 мм

Определить индуктивность и силу тока датчика и построить график статической характеристикиI= f (

РЕШЕНИЕ:

Выражаем исходные данные в единицах СИ

F=100 =100*;  1=0,5*м; м;

м; м.

Индуктивность датчика L=*F*

Где магнитная проницаемость вакуума

 Гн/м

L=**4*3,14*/* Гн=12,56/,Гн

L=12,56/,Гн

Получим формулу, удобную для расчетов. Подсчитаем значения при заданных значенияхи результаты заносим в таблицу

Например, приL=12,56/,Гн

Полное сопротивление катушки датчика ( пренебрегая ее активным сопротивлением)

Z=W*L=2*f*L*   Z =2*,Гн

При частоте f=50 Гц , Z =2*3,14*50*12,56/,Гн

Z =3944/,Гн

Числовые значенияz при заданных воздушных зазорах также заносим в таблицу

Например, при

Сила тока  датчика

I=U/ Z =220/ Z, A.

Например, приI=220/0,657=334,86mA=0,33A

По данным таблицы строим график статической характеристики

Датчика I = f ()

 Масштаб для тока- в 1 см 0,050А

Для  в 1 см 0,5 мм= 0,5*  м

ЗАДАЧА 7

Пример расчета простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне

Дано: Uвых=10В; Iн=15мА; Iмин=5мА;

Rвых=25 Ом; Кст30;  =

Гдедопустимое относительное уменьшение входного напряжения;

допустимое относительное увеличение входного напряжения;

Выбираем стабилитрон  VD(D810), для которого Uст= 9…10,5 В;

Iст.мин=3мА;  I ст.макс = 26мА;=12 Ом;

И вычисляем предельно допустимое значение коэффициента стабилизации

К ст.пр= Uвых(1-0,01**=10(1-0,01)/(15+3)* 

К ст.пр

Отношение

К ст.пр / К ст =41,7/30=1,39

Находим необходимое входное напряжение

Uвых=Uвых/[1-0,01*Кст/Кст.пр)]=10/[(1-0,01*10)*(1-30/41,7)]=10/(0,9*0,28)=39,7 B

Находим сопротивление балластного резистора

Rб= [Uвх(1-0,01*- Uвых]/ (Iн+ Iст.пр)= [39,7(1-0,01*10)-10]/(15+3)*=25,73/18*=1430 Ом

Определяем максимальный ток стабилитрона

I ст.макс=I ст.мин +Iн-I н.мин+(I ст.мин+Iн)*0,01(=3+15-5(15+3)*0,01(10+10)*41,7/(1-0,01*10)*30=13+18*8,34/27=18,6 мА

У выбранного стабилитрона     Iст.макс=26мА

ЗАДАЧА 8

Задана структурная схема контактной схемы. Нужно начертить контактную схему, затем упростить формулу и по ней, также начертить схему. Анализируя работу схем убедиться в идентичности их работы

Пример 1.F=а*в*с+*в*с+а**с+а*в*+**с+а**

Для упрощения формулы группируем члены так, чтобы можно было вынести два члена, а в скобках была бы единица

F=(а*в*с+а*в*)+(*в*с+**с)+(а**с+а*=а*в(с+*с(в+а*)+*с=а*(в+)+*с=а+*с=а+с

Упрощенная схема

При упрощении схемы следует пользоваться законами (4 закона переместительный, сочетательный, распределительный и отрицание) и двенадцатью следствиями двоичной алгебры.

Пример 2. F=х*[e+(с+d)+(х+в)*с+х*в*с]=х*е+хс+d)+х*(х+в)*с+х*х*в*с=х*е+0(с+d)+х*х*с+х*в*с+х*в*с=х*е+х*с+х*в*с=х*е+х*с(1+в)=х*е+х*с=х*(е+с)

Исходная схема

Упрощенная схема

ЗАДАЧА 9

По заданной структурной схеме постройте функциональную схему на логических элементах серии К155.

Для выполнения этой задачи нужно знать логических функции, которые, могут выполнять элементы серии К155, их математические зависимости

И условные обозначения.

Элементы серии К155  могут выполнять 6 логических функций

Функция «И»,у=а*в*с

Функция «ИЛИ»,у=а+в+с

Функция «НЕ», у=

Функция «И-НЕ», у==+

Функция «ИЛИ-НЕ», у=+=

Функция «Неравнозначность», у=а*+*в        

Пример 1: у =а*(в+с)+

Уравнение нужно разбить на те зависимости, которые составляют выполняемые функции

   Пример 2: у =*+++*d

Комбинируя элементами и, можно на элементах К155 выполнять и другие функции

«Равнозначность» у=а*в+*

«Повторение» у=а

ЗАДАЧА 10

На рисунке приведена схема двигательного исполнительного механизма МЭО с двухфазным асинхронным двигателем подключенным к сети 220 В с частотой 50 Гц. Параметры обмоток.

Определить емкость и напряжение на конденсаторе, который необходимо включить в одну из обмоток для создания вращающегося магнитного поля. Выберите подходящий конденсатор. Выберите подходящий конденсатор, пользуясь ниже следующей таблице 16

РЕШЕНИЕ

Для создания вращающегося магнитного поля в двухфазном асинхронном двигателе необходимо выполнить два условия.

1. Сдвинуть обмотки в пространстве относительно друг друга на 90
2. Сдвинуть по фазе на 90 токи , протекающие по обмоткам

Первое условие выполняется конструктивно, за счет размещения обмоток на статоре таким образом, чтобы их начала были смещены относительно друг друга на 90

Для выполнения второго условия используются конденсатор, который изменяет характер реактивного сопротивления обмотки, в которую он включен.

Обмотка двигателя обладает индуктивностью, создающей индуктивное (реактивное) сопротивление , и активным сопротивлением

На индуктивности ток отстает от напряжения, а на емкости ток опережает напряжение. Поэтому последовательное включение в обмотку конденсатора, обладающего реактивным сопротивлением,

Позволяет изменить характер сопротивления обмоток и, следовательно, создать сдвиг по фазе между токами в обмотках. Величина сопротивления подбирается таким образом, чтобы угол сдвига токов в обмотках составлял 90 (см. рисунок)

Порядок расчета:

1. Определяем величину индуктивного сопротивления обмотки

ХL=2fL=2*3,14*50*0,5=157 Ом

2.Определим угол сдвига фаз между током и напряжением в обмотке

tg=Х/R=157/150=1,05

По таблицам Брадиса (или на калькуляторе ) находим

2. Определим угол сдвига фаз между током и напряжением во второй обмотке при включении в нее конденсатора, учитывая, что угол сдвига по фазе между токами и обмоток должен составлять 90
3. 
4. Определяем реактивное сопротивление второй обмотки при включении в нее конденсатора

Х=R*tgОм

Определим сопротивление конденсатора Хс, учитывая что –Х=Хl-Хс

(минус в левой части уравнение учитывает, что реактивное сопротивление во второй обмотке носит емкостный характер).

Отсюда Хс=Хl+Х=157+142,8=299,8 Ом

5. Найдем значение емкости конденсатора, зная что Хс=1/2;C=1/2*3,14*50*299,8=1,06* 

              Ф=10,6 мкФ.

6. Определим напряжение на конденсаторе

Uс=I*Xc=Uном/Z*Xc=220/207,1*299,8=318 B

Где Z- полное сопротивление второй обмотки

Z=+= +=207,1Ом.

7. Выберем из таблицы конденсатор, учитывая, что емкость его должна быть близка к расчетной, а номинальное напряжение больше рассчитанного. В нашем случае подойдут конденсаторы

МБГО (С1=10 мкФ, Uном=400 В, С2= 0,5 мкФ, Uном=500 В)

Или МБГП (С1=10 мкФ, С2= 0,5 мкФ, Uном=400 В)

В обоих случаях конденсаторы соединить параллельно.

ТАБЛИЦА 16. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ КОНДЕНСАТОРОВ

Перечень рекомендуемой литература

1.КимД.П. Теория автоматического управления. Линейные системы. Задачник: учебное пособие для академического бакалавриата / Д.П. Ким, Н.Д. Дмитриева. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2017. — 169 с. 

 2.Серебряков, А. С. Автоматика: учебник и практикум для академического бакалавриата / А. С. Серебряков, Д. А. Семенов, Е. А. Чернов; под общ. ред. А. С. Серебрякова. — М. : Издательство Юрайт, 2016. — 431 с.

3.Ким, Д. П. Теория автоматического управления. Линейные системы: учебник и практикум для академического бакалавриата / Д. П. Ким. — 3-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2016. — 311 с.

4.Ким, Д. П. Теория автоматического управления. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы: учебник и практикум для академического бакалавриата / Д. П. Ким. — 3-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2016. — 441 с.

5.Ким, Д. П. Теория автоматического управления. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. Задачник: учебное пособие для академического бакалавриата / Д. П. Ким. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2017. — 331 с.