.....................................................................8 2 Praktikumi ülesanne Praktikumi sooritasin 03.10.2017 kell 10.00-11.30. Praktikumi juhendas Lauri Kütt. Praktikum koosnes ühest osast: 1. Kondensaatori laadimisprotsess Kondensaatori laadimisprotsess Töö eesmärk. 1. Tutvuda kondensaatori kasutamisega elektriahelates. 2. Kondensaatori laadimisprotsessi täpsem uurimine. 3. Ahela RC-ajakonstandi määramine. Katsetamine. 1. Koostada joonisel 1 kujutatud katseskeem. Toiteallikana kasutada fikseeritud pingega alalistoiteallikaid (nimipingega 5 V või 12 V). Ahelas olevad takisti ja kondensaatori annab õppejõud. Joonis 1. Katseskeem. 2. Fikseerida kondensaatori laadimisprotsessil laadimisprotsessis pinge- ja vooluväärtused, kasutades ostsilloskoopi; voolu mõõtmiseks kasutada väikese
vooluallikaga, siis tekib laadimisvool iC, mis kestab seni, kuni plaatide potentsiaal võrdsustub allikapingega. Seejärel vool katkeb, sest kondensaatori dielektrik alalisvoolu läbi ei lase. Kui laetud kondensaator nüüd ümberlülitiga lahutada vooluallikast ja ta jääb järjestikku takistiga R, tekib tühjenemisvool iC. Laadimis- ja tühjenemisvoolu kestus sõltub kondensaatori mahtuvusest ja vooluringi takistusest. Mahtuvus ja takistus määravad vooluringi ajakonstandi (kreeka väiketäht tau) = RC vooluringi ajakonstant sekundites (s) R vooluringi aktiivtakistus oomides () C vooluringi mahtuvus faradites (F) Kontrollime mõõtühikut: V As · F = =s A V 67 Kondensaatori täislaadimiseks kulub aega praktiliselt viis ajakonstanti: t = 5 see on viis ajakonstanti. Esimese ajakonstandi lõpuks on kondensaatori pinge saavutanud 63% toitepingest.
vooluallikaga, siis tekib laadimisvool iC, mis kestab seni, kuni plaatide potentsiaal võrdsustub allikapingega. Seejärel vool katkeb, sest kondensaatori dielektrik alalisvoolu läbi ei lase. Kui laetud kondensaator nüüd ümberlülitiga lahutada vooluallikast ja ta jääb järjestikku takistiga R, tekib tühjenemisvool iC. Laadimis- ja tühjenemisvoolu kestus sõltub kondensaatori mahtuvusest ja vooluringi takistusest. Mahtuvus ja takistus määravad vooluringi ajakonstandi τ (kreeka väiketäht tau) τ = RC τ vooluringi ajakonstant sekundites (s) R vooluringi aktiivtakistus oomides (Ω) C vooluringi mahtuvus faradites (F) Kontrollime mõõtühikut: V As Ω· F = ∙ =s A V 67 Kondensaatori täislaadimiseks kulub aega praktiliselt viis ajakonstanti: t = 5τ see on viis ajakonstanti. Esimese ajakonstandi lõpuks on kondensaatori
Tn,em= => Tn,em= = 42,9 N*m Samuti leiame staatilise koormuse juures oleva ankru voolu valemist st= - => Ist= => Ist= 1 Tingimusel, et algpidurdusmoment ja algpidurdusvool on võrdelised saame ülesande teksti lugedes teada, et algpidurdusmoment Tpid=2 * Tn,em => Tpid=2 * 42,9 =85,8 N*m Nüüd saamegi arvutada elektromehaanilise ajakonstandi em=Jekv * => em=0,12 * 5.Pidurdusaeg seega on tpid = em * ln => tpid = 0,15 * ln 6.Sõltuvuse =f(t) ehitamiseks kasutame valemit =- pid+( + )* Siirdeprotsesside lõppajaks valime 4 =4*0,15=0,6s Aja t väärtusteks valime 0s; 0,075s ; 0,15s ; 0,225s ; 0,3s ; 0,375s ; 0,450s ; 0,525s ; 0,6s Arvutusnäide: Ajaks valime 0,075s =0+( +107)* 7.Kanname arvutus tulemused tabelisse
Selgita nende otstarve. CANBUS MODBUS Otstarve on SCADA süsteemi jaoks 10. Kuidas näeb välja binaarloogika avaldises või redeldiagrammi ahelatena juhitava loogilise muutuja “enesesäilitus”. Miks seda kasutatakse? Binaarregulaatoril on kaks olekut (ON ja OFF), mis vastavad 100 % või 0 % signaalile. Reguleerimisel toimub reguleeritava suuruse X võnkumine sätteväärtuse W ümber. Võnkumiste amplituud ja periood on seda suuremad , mida suurem on süsteemis hilistumisaja Tu ja ajakonstandi Tg suhe. Niisuguseid regulaatoreid kasutatakse peamiselt lihtsates temperatuuri reguleerimise süsteemides (nt. elektriküttekehad, -ahjud, -radiaatorid).
Mõõta ruumi temperatuur (soojenemise algtemperatuur) 0 . Posistori soojendamist jätkata termostaadis vastavalt eespool esitatud tingimus- tele, posistori jahtumistunnusjoont üles võtta ei saa, kuna tema tööpiirkond on väga kitsas. Sõltuvuste R f ( ) ja R f ( t ) graafikute alustel kujundada sõltuvuse f ( t ) graafik jahtumisel. Ajakonstandi T võib määrata graafikult suvalisel meetodil (näit. puutuja abil). Teguri B leidmiseks võib kasutada järgmist valemit 1 2 R B ln 1 2 1 R2 , kus R1 ja R2 on termotakisti takistused vastavalt temperatuuridel 1 ja 2 . Termistori takistuse temperatuuritegur avaldub järgmiselt:
ühe generaatori sagedust ei saagi eraldi reguleerida. Kuidas toimub võrguga paralleelselt töötava sünkroongeneraatori reaktiivvõimsuse reguleerimine? ergutusvoolu reguleerimisega. Töötava sünkroongeneraatori kõigi kolme faasi lühistamisel tekkiv vool on algul 20...30 korda suurem nimivoolust; sisaldab aperioodiliselt sumbuvat alaliskomponenti; saavutab püsiväärtuse 0,1... 0,2 s pärast; sumbub kahe erineva ajakonstandi järgi. Millised protsessid toimuvad sünkroonmasina üleminekul generaatoritalitluselt mootoritalitlusse? Muutub voolu suund pinge suhtes; muutub pöörlemiskiirus. Mis toimub sünkroonmootori ergutusvoolu muutmisel, kui moment tema võllil ei muutu? Ergutusvoolu suurendamisel genereeritav reaktiivvõimsus kasvab; ergutusvoolu suurendamisel sisemine elektromotoorjõud kasvab. Mis on sünkroonkompensaator? Sünkroonmasin mis pole mootor ega generaator; reguleeritavat
väljalülitamisel. Elektromagneti toimimise kiirendamiseks tuleb vähendada tema elektromagnetilist aja konstanti. See aga tähendab, et lühiskeeru, magnetahela masiivsete 4 osade, pooli metallkarkassi ja kinnitusdetailides ning muudest metallosaedst tekkivate lühiskeerdude olemasolu on lubatud. Sammuti väheneb elektromagneti aja konstant, kui valmistada magnetahela osad teraslehtedest. Elektromagnetilise ajakonstandi vähendamiseks võib lülitada elektromagneti pooliga jadamisi lisatakisti. Veel suurema rakendumiskiiruse võib saada, kui lülitada elektromagnet sellisesse skeemi: L RL C Skeemi pingestamise hetkel kujutab kondensaator endast väha väikest takistust ja takisti RL on temaga praktiliselt shundeeritud. Sellega on praktiliselt kogu toitevõrgu pinge rakendatud poolile
-0,6 Column G Column H ln (I/I0) -0,8 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8 t (s) Graafikult: R1: ln(I/I0)= -0,7 R2: ln(I/I0)= -0,9 Graafikult lugemise viga: ln(I/I0) = 0,03 t= 40 t= 40 Ajakonstandi arvutamine Laadumisel: Tühjenemisel: t t =RC =- =RC =- I I ln ln
KEMV - Kogu EMV võimendustegur K1 - EMV esimese astme võimendustegur K2 - EMV teiese astme võimendustegur Me ei tea esimese astme ülekande tegurit ega ka teise astme oma täpselt, seega leiame EMV kogu ülekande teguri lihtsustatud valemiga: U EG 110V V K EMV = = = 11 Ij 10mA mA Järgnevalt leiame juhtmähis ajakonstandi. Lj 70 H T j === 0,0368 Rj 1,9*103 Lj - Juhtmähise induktiivsus RJ - Juhtmähise takistus Leiame EMV põhiahela konstandi. L 45mH Tq ===AMV 22,5 RAMV 2,0
formeerimiseks ristküllik impulssidest. Seejuures saadakse kahepolaarsed impulsid, millest positiivne Transistor multivibra on kaheastmeline võimendi mille teise vastab ajaliselt impulsi esiküljele ja negatiivne impulsi tagaküljele. Saadavate impulside kestus sõltub astme väljund on ühendatud esimese astme sisendisse. Kuna võimendus aste pöörab signaali faasi konkreetselt ajakonstandi valikust. Praktikas kasutatakse taolisi saadavaid impulsse näiteks türistoritel 180kraadi siis on üldine faasinihe 360kraadi ja see tagasiside on positiivne kui pingestada taoline lülitus või loogika lülituste käivitamisel, kus on oluline et käivitus elemendi külg oleks võimalikult järsk ja siis tekivad kollektor voolud mõlemas transis ja kui ei oleks kollektor voolude kõikumisi mürade toimel täpselt ajastatud
0,05 diferentseeriv lüli ti t *Dif. ahela sisend ja väljund dia- grammid *RC-ahela väljundpinge kujud ajakonstandi RC ja impulsi kestuse ti erinevate suhete korral. 5 Skeemitehnika. SS-98. Diferentseeriv lüli – lüli, mille sisendisse antud ristkülikulistest impulssidest formeeruvad väljundis 2 lühikest erineva polaarsusega impulssi, mis ajaliselt tekivad sisendimpulsi esi- ja tagakülje
Impulsi signaalide korral pöörata tähelepanu seal tekkivad siirdeprotsessid, kuna nendes kaasnevad impulsside moonutused. Iga impulsi algul toimub kondensaatori laadimine ja lõpul kondensaatori tühjenemine, nimetatud siirde protsessid toimuvad kondensaatori laadimise ja tühjenemise protsesside kiirused sõltuvad ahela aja konstandist kondensaatori ja takistuse korrutis. Tekkivate moonutuste eristatakse piirreziim. Kus impulsi jõuab siirdeprotsess. t i 3 ja suure ajakonstandi ahela korral kus impulsi kestel jõuavad siirde protsessid ainult alata t i << sellel on siire protsessi sõltuvalt nõutavast täpsusest loetakse ajavahemiku 3-5 taud. Küllal sageli on vaja määrata ajakonstanti kui on teada siirdeprotsessi graafik kui tõmmata eksponentfunksiooni alguset puutuja siis lõikub puutuja piirresiimi joonega täpselt ühe tau mõõdujaga. Aja hetkel t1 kui saabub sisend impulss on kondensaator tühi ning lähtudes kirhofi seadusest
signaali allika sisetakistuse. Vool läbi takistuse on nüüd vastupidise suunaga ja tulemusena formeeritakse impulsi lõppemise järel väljundis negatiivne terava tipuli impulss. Väikese ajakonstandiga ajamit kasutatakse terava tipuliste impulside formeerimiseks ristkülik impulsitest. Seejures saadakse kahepolaarsed impulsid millest positiivne vastab ajaliselt impulsi esiküljele ja negatiivne impulsi tagaküljele saadavate impulside kestust sõltub konkreetselt ajakonstandi valikust. Praktikas kasuatatkse taolisi impulse näiteks türistoride või loogika lülituste käivitamisel. Kus on oluline, et käivitusimpulsi esikülg oleks võimalik järsk ja täpselt ajastatud Suure ajakonstandiga Joonis 4.2.5 Ajahetkel t1 kui algab sisend impuls algab ka kondensaatori laadimine kuna meil on tegemist suure ajakonstandi ajamiga siis toimub see protsess vastavalt eksponendi algosale milline on teatavasti lineaarne. Tulemusena tõuseb impulsi vältel pinge
Pn, kW 0,55 nn, min-1, s-1 1415 ≈ 23,58 ηn, % 74,5 cosφn 0,73 In, A 1,45 Mn, N.m 3,7 μk 2,0 μv 2,8 J, kg.m2 0,00144 mm, kg 15 Isolatsiooni klass F Mootori nimiparameetreid kasutati soojenemise ajakonstandi arvutamiseks[1]: 𝑐𝑚𝑛 𝜗𝑒 𝜂𝑛 460 ∙ 15 ∙ 388,16 ∙ 0,745 𝑇𝑠 = = = 14227,0 s, (4.1) 𝑃𝑛 (1 − 𝜂𝑛 ) 550 ∙ (1 − 0,745) kus 𝑇𝑠 on soojenemise ajakonstant, s; 𝑐 − mootori põhimaterjali erisoojus, c = 460 J/(kg∙K) [7]; 𝑚𝑛 − mootori mass, kg;
Impulsikestel kondensaator laadub, tema pinge suureneb niiet ükskõik mis aja hetkel. Impulsi lõppedes on kondensaator täis laaduda, seetõttu lakkab kondensaatori laadimisvool ja väljundpinge muutub nulliks. Ajahetkel t2 impuls lõppeb ja kondensaator hakkab tühjenema läbi signaali allika sisetakistuse. Kuna laadimise takistus läbib nüüd vastupidises suunas, siis tekib ka seal vastupidise polaarsusega pinge. Sellega näeme et viksese ajakonstandi ajal saab formeerida risküllik impulsidest kahepolaarseid teravatipulisi impulse. Seejuures nende impulside kestvus sõltub aja konstandi väärtusest. Suure ajakonstandi korral aja hetkel t1 kui saabub sisendimpuls hakkab kondendsaator laaduma, kuna tegeist on suure ajakonstandiga, siis toimub laadimine eksponendi algosal, milline on praktiliselt lineaarne seetõttu tõuseb impulsi vältel pinge kondensaatoril sirgelt (lineaarselt). Samal ajal tekib väljundi impulsis
kusjuures regulaatori pidev toime ei taga veel lineaarsust. Need pole kattuvad mõisted. Positsioonreguleerimine teostatakse releedega. Releetoimeline kahepositsiooniline (binaarne) regulaator. Kahepositsioonilisel e. binaarregulaatoril on kaks olekut (lahti, kinni), mis vastavad 100 % või 0 % signaalile. Reguleerimisel toimub reguleeritava suuruse võnkumine sätteväärtuse ümber. Võnkumise amplituud ja periood on seda suuremad, mida suurem on süsteemi hilistusaja ja ajakonstandi T suhe. Niisuguseid regulaatoreid kasutatakse peamiselt lihtsates temperatuuri reguleerimise süsteemides, nagu elektriküttekehad, -ahjud, -radiaatorid. Binaarregulaatori omadusi saab parandada (nt. suure hilistusega ahjude puhul) elektrooniliste tagasisidede abil. Tagasisidet kasutatakse lülitussageduse suurendamiseks, mis aitab vähendada ka võnkumise amplituudi. Lisaks sellele paranevad juhtimisomadused dünaamilises talitluses. Lülitussagedus võib olla piiratud väljundmooduliga
juhtimismeetodeid on eriti sobilik rakendada lihtsate ühe sisendi ja ühe väljundiga süsteemide korral. Need põhinevad tagasi sidel ja vea järgi juhtimisel. Enamikul juhtudel on sellised süsteemid lineariseeritavad Jahtumisvõrrand: =alge-t/Tj Praktikas loetakse mootor soojenenuks 3-5 ajakonstandi jooksul. Jahtumise tööpunkti ümber. Süsteemide juhtimiseks kasutatakse klassikalisi PI-, PID regulaatoreid. 2. nüüdisaegsed ajakonstant on võrdne soojenemise ajakonstandiga ainult juhul, kui jahtumistingimused soojenemisel ja
vooluallikaga, siis tekib laadimisvool iC, mis kestab seni, kuni plaatide potentsiaal võrdsustub allikapingega. Seejärel vool katkeb, sest kondensaatori dielektrik alalisvoolu läbi ei lase. Kui laetud kondensaator nüüd ümberlülitiga lahutada vooluallikast ja ta jääb järjestikku takistiga R, tekib tühjenemisvool iC. Laadimis- ja tühjenemisvoolu kestus sõltub kondensaatori mahtuvusest ja vooluringi takistusest. Mahtuvus ja takistus määravad vooluringi ajakonstandi (kreeka väiketäht tau) = RC vooluringi ajakonstant sekundites (s) R vooluringi aktiivtakistus oomides () C vooluringi mahtuvus faradites (F) Kontrollime mõõtühikut: V As · F = =s A V 67 Kondensaatori täislaadimiseks kulub aega praktiliselt viis ajakonstanti: t = 5 see on viis ajakonstanti. Esimese ajakonstandi lõpuks on kondensaatori pinge saavutanud 63% toitepingest.
määramatuid parameetreid ning alati jääb sisse väike ekvivalentne ajakonstant T. Järgnevalt tulevad vaatluse alla korrektsiooni meetodid. Kirjeldagu juhtimisobjekti lihtne esimest järku süsteem, nagu on näidatud joonisel 4.6, b, siis kokz Wo (s ) = . To s + 1 Suure ajakonstandi To tasakaalustamiseks on nõutav PI-regulaator, mida kirjeldab järgnev ülekandefunktsioon: 1 T s +1 Wr (s ) = k r 1 + = k r r , Tr s Tr s 1 T0 kr = ja Tr = To . k o k z T
Tekkiv voolu hetkväärtus sõltub sellest ajahetkest mil lülitus pingestatakse. Halvim olukord on siis kui me lülitame alaldatava pinge maksimumi hetkel. Sel juhul jääb voolu piirama ainult alaldi sisetakistus. , I = U /R + r + r max 2max F 2 1, siin R on dioodi või dioodide pärisuuna takistus, F r sekundaarmähise takistus ja 2 r' on primaarmähise takistus taandatuna sekundaarpoolele. 1 Teades alaldi sisetakistust ja kondensaatori mahtuvust, saame arvutada ajakonstandi ja selle kaudu tekkiva voolu impulsi kestuse ning käsiraamatutes toodud andmetel võime kontrollida kas taolise kestusega pärivoolu impulss on lubatud või ei. Kui taoline ülekoormus ei ole dioodile lubatud, tekib dioodi riknemise oht ja selle vältimiseks tuleb valida võimsam diood. 3.2.6. Pinget kordistavad alaldid Peale trafo kasutamise on võimalik alaldatud pinge väärtust tõsta alaldatava pinge suhtes ka pinget kordistavate alalditega
Tekkiv voolu hetkväärtus sõltub sellest ajahetkest mil lülitus pingestatakse. Halvim olukord on siis kui me lülitame alaldatava pinge maksimumi hetkel. Sel juhul jääb voolu piirama ainult alaldi sisetakistus. , Imax= U2max/RF+ r2 + r 1, siin RF on dioodi või dioodide pärisuuna takistus, r2 sekundaarmähise takistus ja r'1 on primaarmähise takistus taandatuna sekundaarpoolele. Teades alaldi sisetakistust ja kondensaatori mahtuvust, saame arvutada ajakonstandi ja selle kaudu tekkiva voolu impulsi kestuse ning käsiraamatutes toodud andmetel võime kontrollida kas taolise kestusega pärivoolu impulss on lubatud või ei. Kui taoline ülekoormus ei ole dioodile lubatud, tekib dioodi riknemise oht ja selle vältimiseks tuleb valida võimsam diood. 3.2.6. Pinget kordistavad alaldid Peale trafo kasutamise on võimalik alaldatud pinge väärtust tõsta alaldatava pinge suhtes ka pinget kordistavate alalditega
Selle näitena on joonisel S3 toodud rööpergutusega alalisvoolumootori ankruvoolu, emj ja nurkkiiruse ajalise muutumise diagrammid. Nagu näha, muutub ankruvool kahe piirväärtuse, maksimaalse käivitusvoolu I1 ja ümberlülitusvoolu I2 vahel. Selline muutumine on tingitud käivitusreostaadi sektsioonide järkjärgulisest väljalülitamisest. Joonis S.3 Iga käivitusreostaadi sektsiooni väljalülitamine põhjustab elektriajami elektro- mehaanilise ajakonstandi hüppelise vähenemise ja seetõttu muutub ka kiiruse (ja seega ka ankrumähise vastuemj) kasvu iseloomustava eksponentkõvera tõusunurk. Kui lülitada elektriajami juhtimisskeemi vooluandurid, näiteks maksimaalvoolureleed, mis on seadistatud rakenduma voolu väärtusel I1 ja tagastuma voolu väärtusel I2, saab nende kontakte kasutada käivitusreostaadi sektsioone väljalülitavate kontaktorite juhtimiseks. Samal viisil võib kasutada ka emj anduritena pingereleesid, aga ka
annaabi.ee 
