Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут комп’ютерних технологій, автоматики та метрології
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра КСА
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Розрахункова робота
Предмет:
Елементи і пристрої автоматики та систем керування
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Інститут Комп’ютерних Технологій, Автоматики та Метрології
Кафедра КСА
Розрахункова робота з дисципліни:
„елементи та пристрої автоматики і систем керування”
Варіант 5/5
Номер заліковки:0709008
Мета роботи - практичне ознайомления з методами розрахунку електромагнітних елементів i електромашинних прнстроїв автоматики та систем керування.
Контрольна робота відповідає програмі курсу "'Елементи i пристрої автоматики та систем керування".
Завдання №1 (варіант 5)
Розрахунок електромагніта постійного струму
Дано:
Знайти:
Фδ, Q, , dд, , , , - ?
Знайти:
Робочий магнітний потік Фδ
Тягове зусилля електромагніта Q
Сталу часу й індуктивність обмотки
Діаметр дроту обмотки dд
Переріз вікна обмотки і коефіцієнт заповнення.
Розв’язання
/
Рис.1 схема однофазного трансформатора
Рис. 2 Еквівалентна схема заміщення магнітного
кола електромагніта клапанного типу
1. Зі схеми заміщення випливає, що робочий потік визначається за формулою
, де
, , , .
Провідність витоку між осердям і ярмом
Магніторушійна сила
Робочий магнітний потік рівний:
2. Тягове зусилля зв’язане з робочим магнітним потоком залежить
3. Індуктивність обмотки електромагніта
Стала часу
4. Діаметр дроту обмотки dд
5. Переріз вікна обмотки і коефіцієнт заповнення
Переріз вікна обмотки електромагніта наближено визначається виразом
Переріз вікна обмотки рівний
Коефіцієнт заповнення
Відповідь: ; ; ; ; ; ; ; .
Завдання 2 (варіант 5)
2.1.Біакс, його застосування при побудові запам’ятовувальних пристроїв.
Біакс (від бі ... і лат. Axis - вісь), феритовий сердечник з розгалуженим магнітопроводом і двома непересічними отворами, осі яких взаємно перпендикулярні. Використовується як запам'ятовуючий або логічний елементав технічних засобах автоматики та цифрової обчислювальної техніки Запам'ятовуючий Біакс забезпечує оперативний запис, зберігання і зчитування без руйнування інформації). Ця властивість обумовлена тим, що напрями магнітних потоків у спільній ділянці двох замкнутих взаємопов'язаних магнітопроводів Біакс (перемичка між отворами на рис. А, а виділена пунктиром) взаємно перпендикулярні і при одночасному їх перемагнічуванні (запис інформації) результуючий магнітний потік в перемичці приймає найвигіднішу орієнтацію ( рис., б). При цьому магнітні потоки навколо кожного отвора змінюються до 0,7 максимального значення. Імпульс опитування викликає практично миттєве зміна орієнтації доменів перемички в напрямку потоку в магнітопроводі опитування. Це призводить до зменшення потоку в магнітопроводі запису й виникнення ерс (зчитування) у вихідний обмотці. Після припинення імпульсу опитування в перемичці без додаткової дії відновлюється первинний розподіл потоків. Логічний Біакс конструктивно відрізняється від запам'ятовуючого відсутністю перемички. У процесі роботи змінюються магнітні потоки і їх знаки в загальних для обох отворів ділянках магнітопровода. Існує кілька різновидів Біакс, що відрізняються конструкцією (симетричні і несиметричні - рис., Б), властивостями матеріалу магнітопроводів і т.д. Основні переваги Біакс - малі розміри, високуа швидкодія (особливо по зчитуванню при малих споживаних потужностях), велика надійність і порівняно низька вартість при автоматизованому виробництві та сортуванні.
/
Біакс: а - симетричний з обмотками запису (Jзп), опитування (Joпр) і зчитування (Евих); б - перемичка з векторами магнітних потоків запису (3), опитування (2) і результуючого (1); в - несиметричний типу БН- 6.
2.2. Способи прискорення та уповільнення спрацювання та відпускання якоря електромагнітних механізмів постійного струму.
Способи прискорення спрацювання реле постійного струму: для цього послідовно з обмотками реле вмикається додатковий активний опір Rдод (рис. 4), а напруга живлення підвищується на величину ΔU, яка обирається таким чином, щоб встановлене значення струму залишилось незмінним, тобто
(2.1)
Рис. 4. Способи прискорення спрацювання реле постійного струму
Тепер стала часу зменшилась і збільшення струму буде проходити по більш крутій експоненті (крива 2 на рис.4, б), ніж без додаткового опору (крива 1 на рис.4, б).
Ще більше прискорення спрацювання реле можна одержати підключивши паралельно до додаткового опору Rдод конденсатор ємністю С (на рис.4, а таке включення показане штрихом). При замиканні ключа К струм перехідного процесу проходить через ємність в обхід Rдод, тому що до замикання ключа напруга на конденсаторі дорівнювала нулю, а стрибком вона змінитись не може. Тому в перший момент часу вся збільшена напруга прикладена саме до котушки реле. В колі з’являється значний струм, але він безпечний для обмотки, оскільки діє протягом малого часу. По закінченні перехідного процесу струм зменшується до встановленого значення, оскільки він проходить через Rдод (через конденсатор постійний струм не проходить). Ємність конденсатора (в мкФ) обирається з умови:
(2.2)
Розглянемо перехідний процес при вимиканні реле. При розмиканні ключа К (рис. 5, а) струм в обмотці реле зменшується від значення Івст до нуля. Енергія, яка запаслась в магнітному полі обмотки реле, підтримує деякий час струм за рахунок дугового розряду між контактами ключа К. Рівняння струму перехідного процесу (2.4) отримаємо, розв’язавши диференційне рівняння (2.3) при U=0:
(2.3)
(2.4)
де T=L/R ; L - індуктивність обмотки реле при притягнутому якорі.
Рис. 5. Перехідні процеси при вмиканні і вимиканні реле постійного струму
Графік залежності i = f(t) показано на рис.5, в у вигляді експоненти (штрихова лінія 1). Крива 2 показує реальну зміну струму в обмотці при відключенні. Сплеск струму на цій кривій пояснюється зміною індуктивності обмотки при русі якоря (аналогічно сплескові струму при вмиканні реле).
До схемних методів сповільнення часу спрацювання і відпускання відноситься метод шунтування обмотки реле конденсатором (рис. 6).
Рис. 6. Схема: а) для сповільнення; б) вмикання часу спрацьовування реле з шунтувальним діодом
При вмиканні реле струм в його обмотці буде збільшуватись повільніше за рахунок процесу зарядки конденсатора. Час спрацювання може бути збільшено приблизно до 1 с, а при вмиканні без конденсатора він становить приблизно 50 мс. При відключенні реле, навпаки, конденсатор буде розряджатись на обмотку реле, сповільнюючи в ній струм. Додатковий опір Rдод необхідний для обмеження струму, який споживається від джерела живлення.
Ефективним схемним методом сповільнення часу відпускання є підключення паралельно до обмотки реле діода (в непровідному, по відношенню до напруги живлення, напрямку). В цьому випадку (рис. 6, б) ЕРС самоіндукції, що виникає в обмотці реле при відключенні, створює струм, який протікає через обмотку реле та утримує якір деякий час в притягнутому положенні. Підключення діода використовується і для захисту обмотки реле від пробою під дією перевантаження при вимиканні.
Сповільнення роботи забезпечується і за допомогою короткозамкненого витка (чи обмотки) на шляху магнітного потоку.
До конструктивних методів зменшення часових параметрів реле відносяться зменшення руху якоря, зменшення вихрових струмів за рахунок застосування шихтованого (набраного з окремих пластин) магнітопроводу. Потрібно також зазначити, що реле постійного струму є більш швидкодійним, ніж реле змінного струму.
Задача № 3.1 (варіант 8)
Для однофазного трансформатора (див. рис. 6) параметри якого наведені у таблиці 1.
Визначити: ЕРС, яка індукується в одному витку, ЕРС первинної і вторинної обмоток і коефіцієнт трансформації, а також активну потужність на навантаженні та сумарні втрати у трансформаторі.
/
Рис. 6 Схема однофазного трансформатора
Табл. 1
Параметри трансформатора
8
Sст см2
10
Вm, Тл
1,5
fm, Гц
1000
W1
800
W2
200
η
0.85
Pнм, Вт
150
Розв’язання
ЕРС в одному витку рівна:
ЕРС первинної і вторинної обмотки рівна:
Коефіцієнт трансформації рівний:
Активна потужність на навантаженні рівна:
Сумарні втрати складають:
Відповідь:ЕРС однофазного трансформатора яка індукується в одному витку складає 6,66В; ЕРС первинної та вторинної обмоток та коефіцієнт трансформації дорівнюють Е1=5328В, Е2=1332В, К=4; активна потужність на навантаженні та сумарні втрати у трансформаторі дорівнюють Ра=176,5Вт; Р=26,5Вт
Задача № 3.2 (варіант 0)
Асинхронний двигун АО51-6 ввімкнений на одну з напруги згідно з табл. 2
Визначити: синхронну швидкість n1 і номінальне ковзання Sн; моменти: номінальний Мн, пусковий Мпуск і максимальний Мmax ; активну потужність Р1н, яку споживає двигун із мережі при номінальному навантаженні; пусковий струм Іпуск при U1; побудувати графік залежності обертового моменту М(Нм) двигуна АО51-6 від ковзання М=f(s) (від s=0 до s=sкр);побудувати механічну характеристику n=f(M), що в інтервалі характеристика прямолінійна.
Табл. 2
Параметри двигуна
0
Рн ,кВт
2,8
nн, об/хв.
950
Uм, В
127
Існ, А
19,7
η,%
82
Cosφ
0,78
Іпуск/Ін
5,0
Мпуск/ Мн
1,3
Мmax/Мн=Кн
1,8
Розв’язання
Розрахуємо активну потужність яку споживає двигун з мережі при номінальному навантаженні:
Розраховуємо номінальний обертовий момент:
Розраховуємо максимальний і пусковий обертовий момент:
Розраховуємо номінальний і пусковий струм:
Визначаємо номінальне і критичне ковзання
Табл.2
S
M(S)
n(M)
0,01
0,608
15,55092
0,02
1,26
15,39384
0,03
1,83
15,23676
0,04
2,39
0,05
2,9
0,06
3,35
0,07
3,76
0,08
4,11
0,09
4,4
Графік залежності обертового моменту М(Нм) двигуна від ковзання М=f(s) (від s=0 до s=sкр)
/
Рис 7. Графік залежності М = f(s)
/
Відповідь: активна потужність,яку споживає двигун з мережі Р1н=3,41Вт ; номінальний момент Мн=2,9Нм; максимальний момент Ммах=5,22Нм; пусковий момент Мпуск=3,77Нм; номінальний струм Ін=19,8А; пусковий струм Іпуск=99А; номінальне ковзання Sковз=0,05; критичне ковзання Sкр=0,165.
Задача № 3.3 (варіант 8)
Електродвигун постійного струму з паралельним збудженням (див. рис. 9) має номінальні дані, які наведені у табл. 3.
Визначити: опір пускового реостату rпуск для запуску двигуна, пусковий струм якого вдвічі перевищує його номінальні значення; значення номінального обертового моменту Мн; пусковий обертовий момент Мпуск, вважаючи, що магнітний потік в цей час залишається сталим, швидкість обертання двигуна, якщо він працює як генератор, що віддає до мережі потужність Рм (якщо Uдв=Uген) ; потужність яку споживає двигун від мережі.
Рис. 9 Схема двигуна постійного струму з паралельним збудженням
Табл. 3
Параметри двигуна
8
Рном, кВт
10
Uн, В
220
η, %
0,85
nн, об/хв.
2200
Рзб, %
4
Ря, %
3,8
Е – ЕРС що направлена проти напруги для її зрівноваження. Вона індукує в обмотці якоря при номінальній швидкості обертання
В момент пуску n=0, E=0
Опір пускового реостата рівний
Потужність що споживається від мережі буде рівна:
Знайдемо струм обмотки якоря
Знайдемо опір обмотки якора
Визначаємо опір пускового реостата:
Пусковий струм рівний:
Визначаємо обертовий момент:
Пусковий обертовий момент рівний:
Якщо двигун працює як генератор
ЕРС генератор
ЕРС двигуна
Струм в колі з збудження рівний в обох випадках, номінальна напруга за умовою рівна
Використовуючи лінійні характеристи залежность ЕРС від швидкості обертання
Відповідь:опір пускового реостата для запуску двигуна rпуск =3,98 Ом; значення номінального обертового моменту Мном=43,4Нм; пусковий обертовий момент Мпуск= ; потужність, яку двигун споживає від мережі, Р1н=11,76кВт; швидкість обертання двигуна, якщо він працює як генератор, nген=2293об/хв
Задача № 3.4 (варіант 8)
Електродвигун постійного струму з послідовним збуренням (див. рис. 14) має дані, які наведені у таблиці 4.
Визначити: номінальну потужність двигуна; потужність, яка відбирається від мережі Р ; струм двигуна; втрати в якорі та обробці збудження ; опір пускового реостату ; пусковий момент при, якщо відомо, що збільшення струму збудження у 2,5 раза відповідає підвищенню магнітного потоку в 1,8 раза.
Рис.10 Схема двигуна постійного струму з послідовним збудженням
Табл. 4
Параметри двигуна
8
Uн, В
440
nн, об/хв.
1200
Мн, Н*М
150
rя, Ом.
0,8
rзб, Ом
0, 52
η н, %
86
1.Знаходимо номінальну потужність:
2.Потужність що споживається від мережі буде рівна:
3.У двигуна постійного струму послідовного з’єднання струм рівний:
4.Втрати в якорі та обмотці збудження рівні:
5. Пусковий струм в якорі рівний:
6.Опір пускового реостата рівний:
(Ом);
7.Визначимо пусковий момент:
;
;
Відповідь: номінальна потужність двигуна Рном=18,8кВт; потужність яка відбирається від мережі Р1н=22,9кВт; втрати в якорі та обмотці збудження pя=2,1кВт рз=1,4кВт; опір пускового реостата rпуск=2,06Ом; пусковий момент Мпуск=540Нм
Висновок: виконуючи цю розрахункову роботу я ознайомився з методами розрахунку електромагнітних елементів i електромашинних пристроїв автоматики та систем керування.
Список використаної літератури
Юферов Ф.М. “Электрические машины автоматических устройств” - 2-е изд., перераб. и доп. - Высш. шк.. 1988.-479 с.
Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов B.C. “Электрические машины и микромашины”; Учеб. для -электротех. спец. вузов. - 3-е изд., перераб. и допод. - М.: Высш. шк.. 1990. - 528 с.
Хрущев В.В. “Электрические машины систем автоматики”. - Л., Энергоатомиздат, 1985.- 363 с.
18.03.2012 20:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора