Элементы и устройства автоматики

Меню

АЛЕКСАНДР МИКЕРОВ, д. т. н., проф. каф. систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

На самой заре своего развития человек пытался использовать различные приспособления, действующие без его участия, то есть самостоятельно. Древнегреческое слово «автоматика» и обозначает «самодействие». Такие самодействующие машины в виде ловушек и капканов широко использовались, к примеру, на охоте. Описание многих интересных автоматов оставил нам смотритель библиотеки знаменитого Александрийского маяка Герон Александрийский (Ἥρωνὁ Ἀλεξανδρεύς) в книге «Пневматика», написанной в I в. н. э. В ней показаны известные автоматы Древнего Египта, начиная со II в. до н. э., в том числе для продажи воды или вина, открывания дверей храма, зажигания священного огня и т. д. .

Рис. 1. Автомат для продажи святой воды

На рис. 1 показано устройство автомата для продажи святой воды. Вода из резервуара 1 отпускается при открытии клапана 2 рычагом 3, на который опускается монета 4. Более сложный механизм приводил в движение двери храма (рис. 2).

Двери 1 раздвигаются двумя воротами 2, поворот которых осуществляется грузом 3 и бадьей с водой 4.
Наполнение бадьи начинается при разжигании священного огня 5, металлическая чаша которого через стержень нагревает воду в баке 6. При этом образуется пар, вытесняющий воду из бака 6 в бадью 4. После того как огонь гаснет, вода из бадьи всасывается обратно в бак и двери закрываются.

С изобретением Христианом Гюйгенсом (Christiaan Huygens) в 1673 г. часового механизма с маятником большой популярностью стали пользоваться диковинные механические игрушки, имитирующие внешний облик и поведение животных и человека («автоматоны» или «андроиды»). Примером может послужить утка, принимающая пищу (рис. 3), созданная механиком Жаком де Вокансоном (Jacques de Vaucanson) в 1739 г. . Сохранился также железный рыцарь Леонардо да Винчи (Leonardo di ser Piero da Vinci), двигающий головой и руками.

Особенность всех этих механических автоматов в том, что они работают по жесткому алгоритму или программе. Первым примером применения обратной связи в автоматических устройствах является поплавковый регулятор уровня, известный уже во II в. до н. э., который до сих пор исправно действует, например в нашем бытовом оборудовании .

Рис. 2. Автомат для открывания дверей храма

Поплавковый регулятор был применен в водяных часах александрийского ученого Ктезибия (Κτησίβιος), построенных в II веке до н. э. . Рис. 4а иллюстрирует их принцип действия, а рис. 4б — внешний вид. Вода из верхнего резервуара через сопло 1, прикрываемое поплавком 2, поступает в резервуар 3, откуда и вытекает через мерное отверстие 4 в накопитель (нижний бак) 5. По мере наполнения накопителя поплавок 6 поднимает указатель, отмечающий время, по циферблату 7.

В данном случае использовано два автоматических устройства:

  • поплавковый регулятор уровня воды в баке;
  • водяной интегратор, отмеряющий уровень воды в накопителе, пропорциональный времени.

Поплавковый регулятор уровня обеспечивает постоянный напор воды в баке 3, а следовательно, и стабильную скорость подъема воды в накопителе, реализуя важнейший принцип регулирования — обратную связь. В данном случае поплавок соединяет функции чувствительного (измерительного) элемента и исполнительного механизма.

Рис. 3. Автомат Вокансона

Фактически часы Ктезибия имели более сложное устройство. Дело в том, что в Древнем Риме сутки имели 12 дневных и 12 ночных часов, продолжительность которых была разная, так как определялась длиной светового дня, зависящей от времени года. Поэтому в этих часах циферблат был нанесен на вращающийся барабан 8 (рис. 4б), поворачивающийся на один оборот в год с помощью не показанного на рисунке дополнительного водяного механизма в основании. Часы Ктезибия были единственной альтернативой солнечным или песочным часам вплоть до XIV в., когда им на смену пришли механические часы без маятника, а затем, с XVII в., и с маятником.

После падения Западной Римской империи развитие науки и техники в Европе приостановилось, и только на Арабском Востоке известно применение поплавковых регуляторов и водяных часов в VIII—XII вв. .

Начиная с XVII в., в связи с развитием техники, в Европе появляются новые регуляторы с обратной связью:

  • регулятор температуры Дреббеля;
  • регулятор давления Папена;
  • регуляторы ветряных и водяных мельниц.

Рис. 4. Водяные часы Ктезибия: а) принцип действия; б) внешний вид

Знаменитый голландский ученый Корнелиус Дреббель (Cornelius Jacobszoon Drebbel) изобрел в начале XVII в. инкубатор для цыплят, который оснастил ртутным термостатом. Его чертежи не сохранились, однако по описаниям можно составить следующее представление об устройстве (рис. 5) .

Внутри камеры инкубатора 1, нагреваемой, например, спиртовкой 2, размещен чувствительный элемент — сосуд со спиртом 3, соединенный с U-образной трубкой 4, заполненной ртутью и закрытой поршнем 5, воздействующим на рычаг клапана 6 вентиляционного отверстия. Таким образом, перегрев камеры приводит к расширению спирта и открытию вентиляции. Регулятор был снабжен винтовым устройством выставки температуры. В данном случае чувствительный элемент и исполнительный механизм с U-образной трубкой и поршнем разделены, однако усилие на поршне создается, в конечном счете, чувствительным элементом.

Дреббель известен также как создатель одной из первых подводных лодок и изобретатель мощного микроскопа. Совершенствование термостатов инкубаторов продолжил французский ученый Рене-Антуан Реомюр (Ren? Antoine de R?aumur), предложивший также температурную «шкалу Реомюра» .

Рис. 5. Термостат Дреббеля

В 1707 г. французский физик и математик Дени Папен (Denis Papin), ассистент Гюйгенса, построил одну из первых паровых машин, паровой котел 1 которой, показанный на рис. 6, был оснащен предохранительным клапаном 2 с грузом 3 .

Регулируя положения груза, можно было задавать предельное давление сброса пара из котла. До сих пор все паровые котлы оснащаются подобными клапанами. Более совершенным автоматическим устройством был механизм разворота ветряной мельницы. В Средние века такие мельницы широко распространились по всей Европе. Башня ветряной мельницы сначала была неподвижной, затем ее стали разворачивать по ветру и, наконец, были созданы башни с ветровым колесом на поворотной крыше. Сейчас ветровые колеса ветрогенераторов поворачиваются вертикальными рулями на хвосте, но в Средние века несовершенство опор требовало настолько больших усилий, что плоскости на хвосте не могли с этим справиться, поэтому разворот крыши выполнялся обычно вручную.

Рис. 6. Паровой котел с клапаном Папена

В ветряке английского кузнеца Эдмунда Ли (Edmund Li), первый патент на который был получен в 1745 г., для разворота крыши использовано дополнительное ветровое колесо . Принцип действия механизма показан на рис. 7а, где: 1— основное рабочее ветряное колесо мельницы; 2 — дополнительное ветряное колесо, ось вращения которого перпендикулярна оси рабочего колеса; 3 — неподвижная азимутальная шестерня, установленная на башне; 4 — червячный редуктор привода. Оба ветряных колеса установлены на вращающейся крыше. Когда направление ветра не совпадает с осью вращения рабочего колеса 1, дополнительное ветряное колесо 2 через редуктор 4 поворачивает всю крышу до такого положения, когда плоскость дополнительного колеса будет совпадать с направлением ветра, и поворот крыши прекратится.

На рис. 7б показан современный вид голландской мельницы с таким механизмом разворота . Нетрудно заметить, что дополнительное ветряное колесо является одним из первых примеров сервомотора, скорость вращения которого увеличивается с увеличением угла рассогласования между направлением ветра и осью рабочего ветряного колеса. Дополнительное ветряное колесо играет также роль чувствительного элемента и источника энергии регулятора.

Рис. 7. Ветряк Эдмунда Ли

* * *
Таким образом, ранний этап развития автоматизации вплоть до широкого внедрения паровых машин отличается следующими особенностями:

  • Первые самодействующие устройства (автоматы), появившиеся задолго до новой эры, как правило, работали по жесткому алгоритму и использовались не для утилитарных или производственных целей, а для бого­служения или развлечений.
  • Изобретение в конце XVII в. часового механизма привело к созданию весьма совершенных программируемых механических автоматов-игрушек (андроидов), имитирующих внешние черты и поведение животных или человека.
  • Первым автоматическим устройством с обратной связью был поплавковый регулятор уровня, примененный в водяных часах Ктезибия (II в. до н. э.), в котором чувствительный элемент был совмещен с исполнительным механизмом в форме поплавка.
  • Развитие промышленности привело к созданию более совершенных регуляторов с обратной связью: температуры (Дреббеля), давления (Папена), ветряной мельницы (Эдмунда Ли). Во всех случаях энергия, необходимая для работы регулятора, вырабатывалась самим чувствительным элементом, который в регуляторе Дреббеля был отделен от исполнительного механизма.
  • Во всех регуляторах этого периода проблема устойчивости замкнутой системы, по существу, не возникала вследствие их низкой точности и малого быстродействия. Как следствие, не было ни специальной науки, ни отдельной отрасли производства автоматических устройств. Тем не менее для изготовления и подбора параметров таких регуляторов требовались весьма умелые механики.

Первые регуляторы не нашли широкого распространения, поскольку с задачами, которые они решали, легко справлялся и человек, труд которого был дешев, что делало применение сложных автоматических механизмов нерентабельным. Дальнейшее развитие регуляторы получили в XVIII в. в связи с началом широкого применения паровых машин, стабильная работа которых без регуляторов практически невозможна.

Автомат (механизм)

У этого термина существуют и другие значения, см. Автомат.

Автома́т — машина, самостоятельно действующее устройство (или совокупность устройств), выполняющее по жёстко заданной программе, без непосредственного участия человека, процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материала и информации. Автоматы применяются для обеспечения комфортных условий жизни человека, повышения производительности, облегчения и обеспечения безопасности его труда.

Автоматы известны с древности, первые автоматы представляли собой движущиеся фигуры людей и животных.

Автоматические устройства XVIII—XIX веков основывались на принципах и методах классической механики. Развитие электротехники, практическое использование электричества в военном деле, связи и на транспорте привели к ряду открытий и изобретений, послуживших научной и технической базой для новых типов автоматов, действующих при помощи электричества. Важное значение имели работы русских учёных: изобретение П. Л. Шиллингом магнитоэлектрического реле (1830) — одного из основных элементов электроавтоматики, разработка Ф. М. Балюкевичем, В. М. Тагайчиковым и др. в 80-х годах XIX века ряда устройств автоматической сигнализации на железнодорожном транспорте, создание С. М. Апостоловым-Бердичевским совместно с М. Ф. Фрейденбергом первой в мире автоматической телефонной станции (1893—1895), и многие другие.

Начало промышленного использования автоматов относится к периоду промышленной революции XVIII века. К автоматическим устройствам этого времени, имевшим в основном экспериментальный характер, относятся: в России — автоматический суппорт Андрея Нартова для токарно-копировальных станков (1820-е годы), поплавковый регулятор уровня воды в котле И. И. Ползунова (1765), в Англии — центробежный регулятор Дж. Уатта (1784), во Франции — ткацкий станок с программным управлением от перфокарт для выработки крупноузорчатых тканей Ж. Жаккара (1808) и др.

Возникновение электроники привело к появлению принципиально новых электронных автоматических устройств и целых комплексов — от электронного реле до управляющих вычислительных машин.

По мере развития автоматов расширялись их возможности и области применения, они превратились в сложные автоматические устройства, успешно выполняющие функции контроля, регулирования и управления. Вместо отдельных автоматов стали применяться автоматические комплексы с использованием ЭВМ.

> Литература

  • Автомат, механическое устройство // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Тема 1.10. Электрические и магнитные элементы автоматики

Тема 1.9. Электрические машины постоянного тока.

Устройство и принцип действия машины постоянного тока.

Понятие о рабочем процессе машины постоянного тока. ЭДС обмотки якоря, реакция якоря, коммутация..

Генераторы параллельного возбуждения. Характеристики.

Электродвигатели постоянного тока. Общие сведения. Двигатели парал- лельного и последовательного возбуждения. Пуск в ход и регулирование частоты вращения. Область применения.

Студент должен знать; устройство и принцип работы машин постоянного тока, область применения.

Студент должен уметь: выполнить простейшие расчеты, снимать харак- теристики генератора.

Вопросы для самопроверки.

1.Каково назначение отдельных частей машины постоянного тока?

2.Перечислите потери в машине постоянного тока.

3.Какое назначение коллектора в двигателе постоянного тока?

4. Какое назначение коллектора в генераторе постоянного тока?

Общие сведения об автоматике, автоматизации производственных про- цессов. Чувствительные элементы (датчики) и их использование для измере- ния неэлектрических величин автоматического контроля и регулирования.

Параметрические преобразователи: резистивные, индуктивные, емкостные.

Генераторные преобразователи; пьезоэлектрические, тахогенераторы.

Исполнительные элементы: электромагниты, магнитные муфты.

Электромеханические промежуточные элементы автоматики, реле, контактор.

Студент должен знать: общие принципы работы чувствительных элементов автоматики.

Студент должен уметь: определить основные характеристики и области применения чувствительных элементов автоматики.

Вопросы для самопроверки.

1.Чем отличается резистивный датчик от индуктивного?

2.Приведите примеры использования тахогенератора?

3.Обьясните устройство электромеханического реле?

4.Обьясните устройство электромагнитного клапана?

Тема 1.11. Основы электропривода.

Понятие об электроприводе. Режимы работы; продолжительный, повтор-

но — кратковременный, кратковременный.

Нагрев и охлаждение двигателей.

Схемы управления двигателями; магнитные пускатели; примеры схем управления двигателями.

Студент должен знать: режимы работы двигателей, принцип работы простейших схем управления.

Студент должен уметь: собирать простые схемы управления двигателями.

Вопросы для самопроверки.

1.Что называется электроприводом?

2.Перечислите режимы работы электроприводов.

3.Перечислите механизмы работающие в повторно- кратковременном режиме.

4.В каком режиме работает металлорежущий станок?

Поиск Лекций

⇐ Предыдущая123

Решения партии и правительства по вопросам автоматизации.

Общие понятия об автоматике, автоматических системах, автоматизации производственных процессов. Элементы автоматики и их классификация по назначению, по принципам действия. Чувствительные элементы (измерительные преобразователи), их использование для электрических измерений неэлектрических величин, для систем автоматического контроля, регулирования, управления.

Параметрические преобразователи: резистивные (контактные, реостатные, тензометрические, терморезисторы, фоторезисторы); индуктивные (собственно индуктивные, взаимоиндуктивные, магнитоупругие); емкостные (с переменной площадью пластин, с переменной диэлектрической средой). Генераторные преобразователи: термоэлектрические, пьезоэлектрические, трансформаторные, тахогенераторы.

Исполнительные элементы: приводные электромагниты (клапанные прямо ходовые, с поперечным движением), магнитные муфты; исполнительные электродвигатели (постоянного тока, синхронные, асинхронные), шаговые электродвигатели.

Электромеханические промежуточные элементы систем автоматики: электромеханические контактные реле; шаговые распределители; контакторы; электромагнитные усилители; электромеханические элементы систем синхронной связи (контактные и бесконтактные сельсины, магнесины). Ферромагнитные промежуточные элементы систем автоматики: дроссели с подмагничиванием постоянным током; магнитные усилители (дроссельный, трансформаторный); обратная связь в магнитном усилителе; ферромагнитные бесконтактные реле; ферромагнитные стабилизаторы напряжения; ферромагнитные элементы логических и запоминающих устройств.

Тема 1.11. Основы электропривода

Понятие об электроприводе. Выбор электродвигателя по механическим характеристикам. Механические характеристики рабочих машин, соответствие их механическим характеристикам электродвигателей; классификация электродвигателей по способу сопряжения с рабочими машинами, по способу защиты от воздействия окружающей среды. Нагревание и охлаждение электродвигателей. Режимы работы электродвигателей (длительный с постоянной и переменной нагрузкой, кратковременный, повторно- кратковременный); общее условие выбора двигателя по мощности.

Использование метода эквивалентных величин (тока, мощности, момента) для выбора электродвигателя на длительный режим с переменной нагрузкой; выбор электродвигателя для кратковременного режима; выбор электродвигателя для повторно-кратковременного режима. Схемы управления электродвигателями: общие сведения о схемах управления; магнитные пускатели (нереверсивный, реверсивный); приемы схем управления электродвигателями с применением релейно-контакторной аппаратуры, с магнитными усилителями, с тиристорами.

Тема 1.12. Передача и распределение электрической энергии

Схемы электроснабжения потребителей электрической энергии, общая схема электроснабжения, понятие об энергосистеме и электрической системе. Простейшие схемы электроснабжения промышленных предприятий; схемы осветительных электросетей.

Элементы устройства электрических сетей: воздушные линии; кабельные линии; электропроводки; трансформаторные подстанции. Выбор проводов и кабелей: выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву; выбор сечений проводов и кабелей с учетом защитных аппаратов; выбор сечений проводов и кабелей по допустимой потере напряжения. Некоторые вопросы эксплуатации электрических установок: компенсация реактивной мощности; экономия электроэнергии; защитное заземление в электроустановках; защита от статического электричества; контроль электроизоляции.

РАЗДЕЛ 2

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Тема 2.1. Электровакуумные и газоразрядные приборы

Устройство, принцип действия и применения электровакуумных ламп: двухэлектродная лампа (диод): вольтамперная характеристика, параметры, область применения; трехэлектродная лампа (триод), устройство, роль управляющей сетки, статистические характеристики и параметры, применение. Понятие о многоэлектродных электровакуумных приборах; маркировка электронных ламп. Газоразрядные приборы; с несамостоятельным дуговым разрядом; с тлеющим разрядом. Условные обозначения, маркировка.

Тема 2.2. Полупроводниковые приборы

Электрофизические свойства полупроводников; собственная и примесная электропроводимости. Электронно-дырочный переход и его свойства; вольтамперная характеристика. Устройство диодов. Выпрямительные диоды; зависимость характеристик диода от изменения температуры. Универсальные высокочастотные диоды. Кремниевые стабилитроны. Характеристики, параметры, обозначение и маркировка диодов. Использование диодов. Биполярные транзисторы; их устройство; три способа включения. Характеристики и параметры транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Влияние различных факторов на работу транзисторов. Общие сведения о полевых транзисторах. Условные обозначения и маркировка транзисторов. Тиристоры: устройство, анализ процессов в четырехслойной полупроводниковой структуре; динисторы, тиристоры, их вольтамперные характеристики; условные обозначения, маркировка тиристоров. Области применения полупроводниковых приборов.

Тема 2.3. Фотоэлектронные приборы

Фотоэлектронные явления (фотоэлектронная эмиссия, фотопроводимость полупроводников, фотогальванический эффект). Законы фотоэффекта. Работы А.Г. Столетова. Фотоэлементы с внешним и внутренним фотоэффектом. Устройство, принцип действия, основные характеристики и параметры ламповых фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей. Фоторезисторы. Солнечные фотоэлементы и фотодиоды. Фототранзисторы. Условные обозначения фотоэлектронных приборов. области применения. Фотоэлементы в преобразовательных устройствах промышленных роботов (для обнаружения изделия и определения его размера, обнаружения препятствий и т.п.).

Тема 2.4. Электронные выпрямители и стабилизаторы

Основные сведения о выпрямителях. Структурная схема выпрямителя. Однофазные и трехфазные схемы выпрямления, принцип их работы. Схемы выпрямителей с умножением напряжения, и принцип их работы. Постоянная и переменная составляющие выпрямленного напряжения. Соотношения между переменными и выпрямленными токами и напряжениями для различных схем выпрямления. Сглаживающие фильтры. Управляемые выпрямители. Стабилизаторы напряжения и тока, их назначение, коэффициент стабилизации. Схемы электронных стабилизаторов напряжения и тока, их принцип работы.

Тема 2.5. Электронные усилители

Принцип усиления напряжения, тока, мощности. Назначение и классификация усилителей. Основные технические показатели и характеристики усилителей. Усилительный каскад. Динамические характеристики усилительного элемента; определение рабочей точки на нагрузочной прямой; построение графиков напряжений и токов в цепи нагрузки. Каскады предварительного усиления; основные варианты конечных каскадов. Варианты междукаскадных связей. Обратные связи и стабилизация режима работы усилителя. Электронные реле. Усилители постоянного тока. Импульсные усилители.

Тема 2.6. Электронные генераторы и измерительные приборы

Колебательный контур; незатухающие и затухающие колебания. Электронные генераторы синусоидальных колебаний с трансформаторной, автотрансформаторной и емкостной связями. Переходные процессы зарядки и разрядки конденсатора (без выхода), постоянная времени цепи. Генераторы пилообразного напряжения. Мультивибраторы. Триггеры. Электронный осциллограф (структурная схема, принцип действия). Электронно-лучевая трубка с устройствами отклонения и фокусировка луча. Приемы использования осциллографа в экспериментальных исследованиях различных процессов. Принцип действия электронного вольтметра; его основные узлы.

Тема 2.7. Интегральные схемы микроэлектроники

Общие сведения. Понятие о гибридных, толстопленочных, полупроводниковых интегральных микросхем я(ИС). Технология изготовления микросхем. Соединение элементов и оформление микросхем.

Тема 2.8. Микропроцессоры и микроЭВМ

Решения партии и правительства о применении микропроцессов и микроЭВМ для комплексной автоматизации управления производством, в информационно-измерительных системах, в технологическом оборудовании. Микропроцессоры и микроЭВМ, их место в структуре средств вычислительной техники.

Архитектура и функции микропроцессоров: типовая структура микропроцесса и ее составляющие; вспомогательные элементы микропроцессов; устройство управления; стековая память; микропроцессы с «жестким» управлением и микро программируемые микропроцессы; система условных обозначений микропроцесса. Полупроводниковые запоминающие устройства (ЗУ): классификация ЗУ, основные качественные показатели; большие интегральные схемы БИС ЗУ, их структура и принцип работы; организация ЗУ большой емкости; программаторы; программируемые логические матрицы (ПЛМ); промышленные типы ЗУ.

Интерфейс в микропроцессорах и микроЭВМ: обмен информацией в микроЭВМ между микропроцессором, ЗУ и устройствами ввода и вывода; определение интерфейса и его функции; программная и аппаратная организация интерфейса; связь микропроцессора с памятью, с устройствами ввода и вывода и способы ее организации; сопряжение компонентов микроЭВМ; аппаратные средства (компоненты) интерфейса на интегральных схемах и БИС.

Организация микроЭВМ на основе микропроцессоров; структура микроЭВМ на микропроцессоре с «жестким» управлением (К580); структура микроЭВМ на микропроцессоре с программированным управлением (К580, К584). Периферийное оборудование микроЭВМ, устройство ввода и вывода, системы отображения информации; специализированные периферийные устройства. Серийно выпускаемые микропроцессорные комплекты (МПК), микроЭВМ, программное обеспечение, стандартизация в области МПК; примеры применения микропроцессорных систем.

ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ

№ задачи ТЗ № 1 ТЗ № 2 ТЗ № 1 ТЗ № 2

ТЗ № 1 – типовая задача № 1

ТЗ № 2 — типовая задача № 2

Задача № 1

В цепи э.д.с. аккумуляторной батареи Е=37,5 В, ее внутренне сопротивление r=0,6 Ом. Потребители энергии реализуются резисторами с сопротивлениями: R1=2,4 Ом, R2=4,8 Ом и R3=7,2 ОМ.

Вычислить ток в цепи, напряжения на выводах аккумуляторной батареи и резисторов, а также мощность источника энергии его к.п.д. и мощности всех потребителей.

Задача № 2

В электрической цепи определить Rx, если Е=2В, R1=1,6 Ом, а ток в цепи I=3А. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

Задача № 3

Одна из n электрических лампочек перегорела, и все лампочки погасли. Лампы имеют баллоны из матового стекла, сквозь которые нити лампочек не видны. Как обнаружить перегоревшую лампочку при помощи вольтметра?

Задача № 4

Определить напряжение Uбв на выводах сопротивления Rx и сопротивление Rx, если Е=50,4 В; Uаб=24 В и Ro=2 Ом, а ток в цепи I=1,2 А.

Задача № 5

В цепи Е=100 В; R1=2,1 Ом; R2=7,78 Ом; R3=0,3 Ом; R4=0,2 Ом. Вычислить токи, напряжения и мощность для всех участков цепи, а также мощность источника. Составить баланс мощностей.

Задача № 6

Определить общее сопротивление цепи, если R1=2,5 Ом; R2=R5=40 Ом; R3=20 Ом; R4=13,5 Ом.

Задача № 7

Определить общее сопротивление цепи, если R1=R4=60 Ом; R2=R5=40 Ом; R3=10 Ом; R6=80 Ом.

Задача № 8

В цепи, схема которой приведена на рис. 2-24, амперметр показывает ток 0,5мА. Определить напряжение на выводах источника, если R1=600 Ом; R2=6 кОм; R3=2кОм; R4=1 кОм; R5=4 кОм.

Задача № 9

Для цепи 3-4 дано: Е1=60 В; Е2=48 В; Е3=6 В; R1=200 Ом; R2=100 Ом; R3=10Ом. Требуется определить токи во всех ветвях.

Задача № 10

Методом уравнения Кирхгофа определить токи во всех ветвях цепи при следующих данных: Е1=Е2=110 В; R1=0,98 Ом; R2= R4=0,5 Ом; R3=4,35 Ом.

Задача № 11

Прямолинейный провод длиной I=0,5 м движется со скоростью V=12 м/с в однородном магнитном поле с индукцией В=0,8 Т. Угол между направлениями векторов V и В составляет 45 градусов, а между направлениями провода и магнитных линий 90 градусов. Вычислить э.д.с., развиваемую в проводе.

Задача № 12

Концы провода, рассмотренного в предыдущей задаче, присоединили к резистору с сопротивлением r=1,7 Ом, причем провод перемещается с прежней скоростью и в прежнем направлении. Вычислить ток в проводе, а также механическую мощность, которую нужно развить, чтобы преодолеть возникшую электромагнитную силу. Сопротивлением движущегося провода пренебречь.

Задача № 13

На расстоянии 20 мм от точечного заряда, находящегося в вакууме, напряженность поля равна 300 кВ/м. Определить заряд.

Задача № 14

Два точечных положительных заряда Q1 и Q2 находятся в воздухе на расстоянии 10 мм друг от друга. Сила их взаимодействия F=0,72 х 10-3 Н.

Задача № 15

К конденсатору емкостью 0,1 мкФ присоединен последовательно другой конденсатор. Общая емкость соединения 0,06 мкФ. Вычислить емкость второго конденсатора.

Задача № 16

Вычислить общую емкость соединения конденсаторов, если С1=С2=С3=С4=1мкФ.

Типовая контрольная задача.

Задача № 1

Составить уравнение по второму закону Кирхгофа для одного из контуров, указанных в вариантах заданий в таблице 3-3 и 3-4 соответственно для цепи рис. 3-18 или 3-19. Принять направление обхода контура по часовой стрелке.

Таблица 3-3 Таблица 3-4

Вариант № Контур цепи (рис. 3-18) Вариант № Контур цепи (рис. 3-19)
А Б О Ж К Л А Б В Г Д Ж О Б А Б В Г О Л А Л О Г Д Ж К Л А Б О Г Д Ж К Л А В Б О Л К Ж Д Г В Ж К Л А Б В Г О Ж А Б В Г Д Ж О Л А А Б В Г Д Ж К Л А А Б О Г А Г О Б В Г А О В Г А А Б В О А А О Б В Г А А О Г В Б А Г А Б О В Г А Б В О Г А Б А Б В Г А

Задача № 2

Для цепи известны ток I=0,1 А и все сопротивления: R1=ωL1=60 Ом; R2=1/ ωС1=80 Ом; R3=1/ ωС2=100 Ом; Rк= ωLк=60 Ом и 1/ ωС3=140 Ом. Ток синусоидальной чистоты f=50 Гц. Определить для участка цепи, указанного для каждого варианта задания в табл. 10.1, полное сопротивление z, напряжение U, сдвиг φ (между напряжением U в токе I), а также записать уравнение мгновенных значений найденного напряжения, используя заданную начальную фазу тока φi.

Таблица 10.1

Вариант №
Участок цепи АВ БГ ВД ГЕ ДЖ ЕК ЖК ЖИ АГ ВЕ ГЖ ЕИ АВ ВГ ГЕ
Начальная фаза тока φi (в градусах) -17 -15 -17 -10 -20 -17

Контур 3-18 Контур 3-19


ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Попов В.С., Николаев С.А., «Общая электротехника с основами электроники». М., 1976;

2. Данилов И.А., Иванов П.М., «Общая электротехника с основами электроники». М., 1983;

3. Газрилюк В.А., Гершукский Б.С. и др., «Общая электротехника с основами электроники». Киев, 1980;

4. Харченко В.М., «Основы электроники». М., 1982;

5. Рабинович Э.А., «Сборник задач по общей электротехнике». М., 1981.

Дополнительная:

1. Чекалин Н.А., «Руководство к проведению лабораторных работ по общей электротехнике». М., 1980;

2. Масленников В.В., «Руководство к проведению лабораторных работ по основам электротехники». М., 1980;

3. Стрыгин В.В., «Основы автоматики и вычислительной техники». М., 1981;

4. Щеголева Л.И., Давыдов А.Ф., «Основы вычислительной техники и программирования». М., 1981.

⇐ Предыдущая123

Рекомендуемые страницы:

План — конспект по технологии на тему «Виды и назначения простых автоматических устройств» (7 класс)

План конспект урока трудового обучения.

Класс 7

Тема раздела: Электротехника и основы электроники. (3 часа)
Тема урока № 28: Виды и назначения простых автоматических устройств.
Цель: ознакомить с видами и назначениями простых автоматических устройств.

Ход урока:
1. Организационная часть 3 мин.
а) Приветствие.
б) Выявление отсутствующих.
в) Повторение пройденного материала.
г) Объявление темы урока. Запись темы урока в тетрадях.
д) Доведение до учащихся целей и плана урока.

2. Повторение пройденного материала 7 мин.

  1. Какие вы знаете виды проводов и припоев?

  2. Назвать классификацию припоев?

  3. Что относится к основным электромонтажным инструментам?

3.Изучение нового материала 10 мин.

Системы автоматических устройств выполняют функцию управления, регулирования, контроля и защиты как технологических процессов, так и машин, оборудования и системы в целом.

Развитие техники в строительном производстве идет по пути максимальной механизации и автоматизации производственных процессов. Образцами широкой автоматизации технологических процессов в строительном производстве являются автоматизированные заводы по производству бетона, железобетонных конструкций.

Элементы автоматических устройств, применяемых в автоматических системах, могут быть электрическими, пневматическими и гидравлическими.

Современное автоматическое устройство включает в себя датчики, дистанционные передачи, преобразователи, реле, измерительные приборы и исполнительные органы. В простых автоматических устройствах некоторые из этих элементов (например, дистанционная передача, измерительные приборы и др.) могут отсутствовать.

Наиболее сложной функцией автоматики является автоматическое регулирование, состоящее в поддержании без участия человека на постоянном уровне величин, определяющих протекание технологического процесса. Объект, в котором процесс в той или иной мере автоматически регулируется, называется регулируемым объектом, а величины, подлежащие регулированию,— регулируемыми параметрами. Регулировать можно один или несколько параметров объекта регулирования.

4.Практическая работа 18 мин.
На примере автоматического управления электрическим освещением выполняется сборка простых схем указателей поворота светофора.

5. Итог урока 2 мин.
6. Уборка рабочих мест 5 мин.

Презентация к уроку по технологии (7 класс) на тему: Автоматические устройства

Слайд 1

Автоматические устройства ЯНАО г. Ноябрьск МАОУ СОШ №2 УИИЯ учитель технологии Гостев С. Н.

Слайд 2

Автомат (автоматическое устройство) — это техническое устройство, работающее целенаправленно без непосредственного участия человека.

Слайд 3

Автоматика — отрасль науки и техники, связанная с разработкой теории и принципов построения автоматических устройств.

Слайд 4

Виды автоматических устройств Автоматы Механические Электромеханические Электронные Термоэлектрические

Слайд 5

Механическое устройство

Слайд 6

Электромеханическое устройство

Слайд 7

Электронные устройства

Слайд 8

Термоэлектрические устройства Термоэлектрический модуль компьютера

Слайд 9

Группы автоматических устройств Устройства автоматического контроля — наблюдают за производственным процессом, работой механизмов и машин и извещают сигналом о недопустимости изменения контролируемой величины Устройства автоматического управления – предназначены для того, чтобы освободить человека от непосредственного участия в операциях пуска и остановки различных механизмов или изменения режимов их работы Устройства автоматической защиты – предохраняют от повреждений приборы и оборудование (станки, двигатели, генераторы, бытовые приборы и др.). Устройства автоматического регулирования – поддерживают заданный режим работы машин, приборов, технологических без участия человека

Слайд 10

Домашнее задание Подготовить сообщение на тему «Автоматическое устройство»

Слайд 11

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *