Математика лекции задачи Лекции по электротехнике Теория машин и механизмов Машиностроительное черчение Современные интерьеры архитектура дизайн История искусства Информатика Физика решение задач >

Полупроводниковые диоды Принцип действия полупроводникового индикатора Электронные усилители и генераторы Источники питания электронных устройств Основные понятия и определения в метрологии Измерение тока и напряжения


Лекции по электротехнике Электрические и магнитные цепи

Как было показано ранее, одним из важнейших преимуществ многофазных систем является получение вращающегося магнитного поля с помощью неподвижных катушек, на чем основана работа двигателей переменного тока. Рассмотрение этого вопроса начнем с анализа магнитного поля катушки с синусоидальным током.

Измерение и контроль параметров в растениеводстве

 Технологические процессы в растениеводстве неразрывно связаны с периодическим (в зависимости от сезонных или климатических условий) или с непрерывным (например, в процессе переработки продукции) измерением и контролем разнообразных параметров. Основные из них влажность, температура, параметры растений, механические свойства и состав почвы и питательных растворов и др. При этом необходимо измерять и контролировать параметры как на этапе производства, так и при переработке продукции, что повышает роль метрологического обеспечения при оценке качества продукции.

 Влажность – важнейший параметр, определяющий качество сельскохозяйственной продукции и микроклимат производственных помещений. Она характеризуется абсолютным или относительным содержанием влаги в единице массы вещества или газовой смеси.

 В приборах для измерения влажности, называемых влагомерами, применяют измерительные преобразователи, основанные на измерении электропроводности (кондуктометрические), диэлектрической проницаемости (диэлькометрические) и электрических или механических параметров.

 Температура. Диапазон температур, подлежащих измерению в агропромышленном производстве, относится к низким температурам Международной практической температурной шкалы. Для преобразования температур в этом диапазоне применяют в основном терморезисторы и термопары, иногда – оптоэлектрические преобразователи.

Уравнения Максвелла в комплексной форме Если векторы поля  и  изменяются во времени по синусоидальному закону, то синусоидальные функции времени могут быть представлены комплексными числами и, соответственно, сами векторы будут комплексными

 Для измерения температуры поверхностей листьев и стеблей овощных и других культур разработан ряд приборов, в которых для преобразования температуры используют оптоэлектронные преобразователи – чаще всего фотоэлементы, чувствительные к определенному спектру света. Такие приборы дают возможность бесконтактного измерения температуры с высокой точностью. Так, например, термометр ИК-50 предназначен для дистанционного бесконтактного измерения температуры листьев в диапазоне 0...100 °С с погрешностью не выше ±1 °С. Другой прибор – ТИТ-1 – предназначен для бесконтактного измерения температуры поверхности листьев и стеблевых овощных культур в диапазоне 5...50 °С с погрешностью ±0,5 С.

 Состояние растений в полевых условиях определяют с помощью приборов с кондуктометрическими преобразователями. Для экспресс-выборки погибших под воздействием низких температур злаковых культур применяют кондуктометрический индикатор растений КИР-101. В основу его действия положен принцип моста переменного тока с питанием от источника частотой тока 200 и 1000 Гц. Состояние растения определяют по его комплексному сопротивлению на двух частотах в диапазонах 1...10 кОм, 10...100 кОм, 0,1...1 МОм и 1...10 МОм.

 В соответствии с проектом Федеральной целевой программы «Техника для продовольствия России» на 1999–2005 годы предстоит создать универсальный полевой микропроцессорный прибор для контроля технологических параметров (влажности и температуры) кормов и зерна с диапазоном измерений влажности 6...75 %, температуры –10...+140 °С с погрешностями не выше ± 4 %.

 Особый интерес в настоящее время представляет контроль экологической безопасности и качества сельскохозяйственной продукции. Для этого создан ряд технических средств. Так, универсальный комплект экологического экспресс-контроля для предприятий АПК КИ-5967 ГОСНИТИ предназначен для экспресс-контроля и выявления источников загрязнений воздушной среды, воды, почвы и сельскохозяйственной продукции, а также для контроля и выявления причин дымности и токсичности автотракторных дизелей, загрязненности масла и топлива двигателей машин. Комплект позволяет контролировать 32 параметра.

Измерение и контроль параметров в животноводстве

 Метрологическое обеспечение технологических процессов в животноводстве – это измерение и контроль более сотни параметров при приготовлении кормов и в производственных помещениях, а также параметров самих животных и готовой продукции.

 Основными параметрами, требующими контроля при приготовлении кормов, являются влажность и температура.

  Для определения влажности при заготовке силоса и сенажа в полевых условиях применяют экспресс-влагомер кормовых материалов «Электроника ВЛК-01». В приборе используется электростатический (диэлькометрический) преобразователь, выполненный в виде цилиндра. Диапазон измерений влагомера 14...65 %, погрешность ± 4 %.

 В современных экономических условиях животноводческое хозяйство или фермер обязаны контролировать состав и качество получаемого и передаваемого на переработку молока. Для этого рядом приборостроительных фирм страны создан комплекс малогабаритных приборов нового поколения АСКМ-1М. Комплекс позволяет вместе с определением массовых долей жира, белка и сухих веществ в молоке контролировать его качество и качество производимых продуктов: кислотность, фальсификацию раскислителями, бактериальную обсемененность, температуру, мастит и влажность. В комплекс входит цифровой малогабаритный рН-метр (рН-150М) со стеклянным измерительным и вспомогательным хлор-серебряным электродами. Диапазон определения рН от 1 до 19,9. Для измерения активности ионов в молоке предназначен переносной анализатор «Экотест-110», комплектуемый ионоселективными преобразователями. Температуру молока и продуктов его переработки на стадиях приемки, производства и отпуска с завода или фермы можно контролировать цифровым термометром ТЦМ-9210 на основе термистора. Вариант конструкции его преобразователя показан на рис. 21.7.

Рис. 21.7

 Погрешность измерения температуры в диапазоне –50...+1300 °С не превышает ± 0,5 %. Температурная инерционность прибора – 9 с.

 Для контроля массы продукции, находящейся в резервуаре, применяют весовое устройство УВТ-1. Оно состоит из трех мостовых схем, составленных из тензопреобразователей, и показывающего прибора. Диапазон измерения массы от 1 до 6000 кг, погрешностью ± 0,15 %.

Лекция 8. Электрические машины постоянного тока

8.1. Устройство электрической машины постоянного тока

   Электрическая  машина  постоянного  тока состоит из двух основных частей: неподвижной части ( индуктора) и вращающейся части ( якоря с барабанной обмоткой).
     На рис. 11.1 изображена конструктивная схема машины постоянного тока

      Индуктор состоит из станины 1 цилиндрической формы, изготовленной из ферромагнитного материала, и полюсов с обмоткой возбуждения 2, закрепленных на станине. Обмотка возбуждения создает основной магнитный поток.
      Магнитный поток может создаваться постоянными магнитами, укрепленными на станине.
      Якорь состоит из следующих элементов: сердечника 3, обмотки 4, уложенной в пазы сердечника, коллектора 5.
          
Сердечник якоря для уменьшения потерь на вихревые токи набирается из изолированных друг от друга листов электротехнической стали.

8.2. Принцип действия машины постоянного тока

      Рассмотрим работу машины постоянного тока на модели рис.11.2,

     где 1 - полюсы индуктора, 2 - якорь, 3 - проводники, 4 - контактные щетки.
     Проводники якорной обмотки расположены на поверхности якоря. Очистим внешние поверхности проводников от изоляции и наложим на проводники неподвижные контактные щетки.
     Контактные щетки размещены на линии геометрической нейтрали, проведенной посредине между полюсами.
     Приведем якорь машины во вращение в направлении, указанном стрелкой.

     Определим направление ЭДС, индуктированных в проводниках якорной обмотки по правилу правой руки.

     На рис.11.2 крестиком обозначены ЭДС, направленные от нас, точками - ЭДС, направленные к нам. Соединим проводники между собой так, чтобы ЭДС в них складывались. Для этого соединяют последовательно конец проводника, расположенного в зоне одного полюса с концом проводника, расположенного в зоне полюса противоположной полярности (рис. 11.3)

     Два проводника, соединенные последовательно, образуют один виток или одну катушку. ЭДС проводников, расположенных в зоне одного полюса, различны по величине. Наибольшая ЭДС индуктируется в проводнике, расположенном под срединой полюса, ЭДС, равная нулю, - в проводнике, расположенном на линии геометрической нейтрали.
           
                Если соединить все проводники обмотки по определенному правилу последовательно, то результирующая ЭДС якорной обмотки равна нулю, ток в обмотке отсутствует. Контактные щетки делят якорную обмотку на две параллельные ветви.       В верхней параллельной ветви индуктируется ЭДС одного направления, в нижней параллельной ветви - противоположного направления. ЭДС, снимаемая контактными щетками, равна сумме электродвижущих сил проводников, расположенных между щетками.
      На рис. 11.4 представлена схема замещения якорной обмотки.

     В параллельных ветвях действуют одинаковые ЭДС, направленные встречно друг другу. При подключении к якорной обмотке сопротивления в параллельных ветвях возникают одинаковые токи , через сопротивление RH протекает ток IЯ.

ЭДС якорной обмотки пропорциональна частоте вращения якоря n2 и магнитному потоку индуктора Ф

                              (11.1)

      где Се - константа.
      В реальных электрических машинах постоянного тока используется специальное контактное устройство - коллектор. Коллектор устанавливается на одном валу с сердечником якоря и состоит из отдельных изолированных друг от друга и от вала якоря медных пластин. Каждая из пластин соединена с одним или несколькими проводниками якорной обмотки. На коллектор накладываются неподвижные контактные щетки. С помощью контактных щеток вращающаяся якорная обмотка соединяется с сетью постоянного тока или с нагрузкой.

Для создания кругового вращающегося поля необходимо выполнение двух условий: 1. Оси катушек должны быть сдвинуты в пространстве друг относительно друга на определенный угол (для двухфазной системы - на 900, для трехфазной - на 1200). 2. Токи, питающие катушки, должны быть сдвинуты по фазе соответственно пространственному смещению катушек.
Работа электрической машины постоянного тока в режиме генератора