Контрольная работа по "Автоматике"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ СПО

«Ачинский механико-технический техникум» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа 
 

По дисциплине: Автоматика

Вариант №6 
 
 
 
 

Выполнил  студент:

гр. Э-5-11 з/о шифр 286

Трофимович  А.А.

Проверил: Перевалов А.А. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ачинск 2011

     1. Для чего используется путевой  выключатель и какова его схема?

     Путевой выключатель (рис. 4.8) — это предельный датчик перемещения. Он применяется в электрических схемах промышленной автоматики для подачи команд о начале перемещения какого-либо подвижного узла или проходе определенного участка пути Путевой выключатель представляет собой систему из нескольких пар неподвижных и подвижных контактов, которые непосредственно связаны с перемещающимся узлом.

       
 
 
 
 

Рис. 4.8. Схема конструкции путевого выключателя:

           J — воспринимающий стержень;

           2,4 — неподвижные контакты;

           3 — подвижный контакт;

           5 — корпус 

     Точность срабатывания такого датчика по отношению к перемещению невелика — от 10 до 2 мм в зависимости от типа выключателя. 

     2. Как работает схема усилителя на биполярном транзисторе?

     Схема усилителя на биполярном транзисторе приведена на рис. 6.7, а. В этой схеме сопротивления R₁ и R₂ задают режим покоя (П) каскада, при котором в транзисторе протекают только постоянные токи покоя базы I_б.п, коллектора I_к.п и эмиттера I_э.п. Также на базе, коллекторе и эмиттере действуют постоянные напряжения покоя U_б.п,U_к.п, U_э.п.

      Емкости С₁ и С₂ - разделительные. Емкость С₁ препятствует прохождению постоянного тока с делителя R₁, R₂, а емкость С₂ препятствует прохождению постоянного напряжения на сопротивление R_H (на котором будет переменная составляющая коллекторного напряжения). Сопротивление Rэ определяет ток покоя через транзистор при заданном напряжении U_б,п. Это сопротивление для переменного сигнала является отрицательной обратной связью, предназначенной для стабилизации режима покоя транзистора при изменении его температуры. Например, при увеличении из- 

Рис. 6.7. Схема усилителя на

биполярном транзисторе

за роста температуры тока коллектора покоя

                                 I_к..п возрастают ток эмиттера покоя I_э.п и падение напряжения на сопротивлении R_э, поскольку U_э.п = I_э.пR_э.

     Так как напряжение U_б,п фиксировано делителем R₁ R₂, то с увеличением U_э.п происходит закрывание транзистора, что приводит к уменьшению коллекторного тока. Происходит автоматическая балансировка режима работы транзистора в режиме покоя.

     Введение сопротивления R_э изменяет работу каскада и при усилении переменного входного сигнала. Переменный ток эмиттера создает на этом сопротивлении падение напряжения U_э = I_эR_э, которое уменьшает усили-ваемое напряжение. Коэффициент усиления каскада

     К= R_к/R_э.

     Для исключения протекания переменного тока через сопротивление R_э его необходимо шунтировать сопротивлением С_э, при наличии которого общее сопротивление в цепи эмиттера

     

     3. Поясните принцип работы в  качестве серводвигателя двухфазного асинхронного двигателя с полым ротором.

     В качестве серводвигателя переменного тока используют двухфазный асинхронный двигатель небольшой мощности с полым ротором. Схема конструкции такого электродвигателя показана на рис. 8.9, а.

     Рассматриваемый двигатель имеет две обмотки на статоре, оси которых смещены относительно друг друга на 90° (рис. 8.9, б). Одна такая обмотка питается от независимого источника переменного тока и называется обмоткой возбуждения, а напряжение на ней является напряжением возбуждения U_возб. На другую обмотку, называемую обмоткой управления, подается входной сигнал U_упр переменного тока той же частоты, что и U_возб. Ротор, выполненный в виде тонкостенного цилиндра, вращается в зазоре между статором и неподвижным сердечником магнитопровода. 

а — схема конструкции; б — расположение обмоток статора; в — векторная диаграмма магнитных потоков

     С помощью фазосдвигающей схемы осуществляется сдвиг фаз между магнитными потоками обмоток возбуждения и управления на ±90°           (рис. 8.9, в). При этом магнитные потоки обмоток создают вращающееся магнитное поле, которое наводит токи в роторе. В результате взаимодействия наведенных токов и вращающегося поля создается крутящий момент двигателя. Направление этого момента зависит от фазы управляющего сигнала, т. е. при изменении фазы на 180° двигатель реверсируется. Изменение амплитуды управляющего сигнала вызывает пропорциональное изменение: скорости вращения двигателя.

     Переходные процессы в рассматриваемом двигателе имеют такой же характер, как и в двигателях постоянного тока. 

     4. Приведите примеры реализации колебательного и апериодического 2-го порядка звеньев. Какова передаточная функция колебательного звена?

      Типовые кривые разгона колебательного и апериодического 2-го порядка звеньев приведены на рис. 9.12. Различие приведенных кривых определяет соотношение коэффициентов Т₁ и Т₂ в исходном типовом дифференциальном уравнении: если   <4Т₁ то система ведет себя как колебательное звено, если же   ≥ 4Т₁ — как апериодическое звено 2-го порядка.

     Из рис. 9.12 очевидно, что объекты, аппроксимируемые колебательным или апериодическим 2-го порядка звеном обладают свойством самовыравнивания, т. е. способностью самостоятельно восстанавливать состояние равновесия после возмущающего воздействия. 

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Примером реализации колебательного звена может служить механическая система (колесная пара вагона), изображенная на рис. 9.13, а, а апериодического звена 2-го порядка — система из двух проточных прудов (рис. 9.13, б), в которой регулируемым параметром х_вых является уровень Н₂ воды во втором пруду.

     По кривым разгона колебательного и апериодического звеньев легко найти значение коэффициента k в их передаточной функции. Определить же коэффициенты Т₁ и Т₂ значительно сложнее. 

     5. Как определяется обобщенный интегральный средний квадрати-ческий показатель качества процесса регулирования?

     Обобщенный интегральный среднеквадратичный показатель качества J определяется интегралом (площадью подынтегральной фигуры) изменения в процессе регулирования выходного сигнала системы за период времени регулирования:

     Здесь х_вых берется в квадрате, чтобы можно было просуммировать как положительные, так и отрицательные отклонения выходного сигнала.

     Естественно, чем меньше динамическая, статическая ошибки и время регулирования, тем меньше показатель J, а следовательно, выше качество работы САУ. 

     6. Какова функциональная зависимость  выходных напряжений от угла  поворота ротора СКВТ?

     Синусно-косинусный вращающийся трансформатор в синусном режиме работы используется только одна обмотка ротора — синусная w₂ (рис. 15.3, а). При включении в сеть обмотки возбуждения w₁ в ней появляется ток I₁ который создает магнитный поток возбуждения Ф_в. Сцепляясь со вторичной обмоткой w₂ магнитный поток возбуждения Ф_в индуцирует в ней ЭДС Е₂, которая зависит от угла поворота ротора а. В режиме холостого хода, когда вторичная обмотка w₂ разомкнута (I₂ = 0), напряжение на выходе синусной обмотки равно

     U₂=U_2maxsin a,                                                                (15.1)

     где U_2max — максимальное действующее значение напряжения на выходе синусной обмотки, соответствующее углу поворота ротора а = 90°.

     При подключении нагрузки Z_нг к зажимам P1 —Р2 синусной обмотки в ее цепи появится ток I₂. Созданный этим током магнитный поток Ф₂ можно разложить на составляющие:

     по продольной оси Ф_2d = Ф₂ sin а, направленную встречно магнитному потоку возбуждения Ф_в и оказывающую размагничивающее влияние на магнитную систему ВТ;

     по поперечной оси Ф_2q = Ф₂ cos а, направленную перпендикулярно потоку возбуждения Ф_в и поэтому вызывающую его искажение (рис. 15.3, б). 
 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Синусно-косинусный вращающийся трансформатор в синусно-косинусном режиме используются обе вторичные обмотки w₂ и w₃, смещенные в пространстве относительно друг друга на 90° (рис. 15.3, в). Зависимость напряжения U₂ на выходе обмотки w₂ от угла поворота ротора определяется выражением (15.1), а зависимость напряжения на выходе обмотки w₃ — выражением, учитывающим угловой сдвиг этой обмотки относительно обмотки w₂ на 90°:

     U₃ = U_3maxsin(90° + а) = U_3max cos а,                                                     (15.3)

     где U_3max — максимальное действующее значение напряжения в обмотке w₃ при ее соосном положении с обмоткой возбуждения w₁.

     Из выражений (15.1) и (15.3) следует, что на выходе СКВТ получают два напряжения, одно из которых пропорционально sin а, а другое пропорционально cos а (рис. 15.3, г).

     Обмотки w₂ и w₃ имеют одинаковые параметры (число витков и сечение обмоточного провода), поэтому максимально действующие значения напряжений этих обмоток также одинаковы:

     U_2max= U_3max = (w₂/w_l)U₁                                                                        (15.4)

     где U₁ — напряжение на входе СКВТ, т. е. на обмотке возбуждения w_l.

     Таким образом, учитывая (15.4), выражения (15.1) и (15.3) запишем в виде

     U₂ = (w₂/ w_l) U₁ sin а;

     U₃ = (w₃/ w_l) U₁ cos а.                                                                            (15.5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы

1. Шишмарев В.Ю. Автоматика: Учебник для сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
2. Кацман М.М. Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации: Учеб. пособие для студ. учреждений  сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.