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

Виконав: ст.гр.СІ-32

Дембіцький Д.А.

Перевірив:

Мокренко П.В.

Львів - 2010

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:

1. Робочий магнітний потік Ф_δ

2. Тягове зусилля електромагніта Q

3. Сталу часу й індуктивність обмотки

4. Діаметр дроту обмотки d_д

5. 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 R_дод (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 R_дод конденсатор ємністю С (на рис.4, а таке включення показане штрихом). При замиканні ключа К струм перехідного процесу проходить через ємність в обхід R_дод, 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 R_дод (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 І_вст 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 R_дод 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