Вопросы для самопроверки.

1. Как изменяется погрешность АЦП от начала к концу диапазона измерения?

2. Как изменяется погрешность АЦП при увеличении частоты счетных импульсов?

3. какие измерения нужно внести в конструкцию АЦП, чтобы цена деления младшего разряда цифрового индикатора была равна 0,01 В?

4. Какие операции выполняются в АЦП во время интервала Т_и?

5. Какие операции выполняются в АЦП во время интервала Т_п?

6.Чему равна цена деления младшего разряда цифрового разряда при f_сч1 и f_сч2?

7.Какие измерения нужно внести в конструкцию АЦП, чтобы измерять входные напряжения от 0 до 1000 В?

Лабораторная работа №4 автоматическая проверка герметичности газовых клапанов.

Цель работы: Изучение методики автоматической проверки клапанов. Разработка алгоритма проверки газовых клапанов.

Теоретическая часть

Для безопасной работы теплотехнических агрегатов, использующих жидкое или газообразное топливо очень важное значение имеет герметичность оборудования и коммуникаций. При неплотном соединении отдельных узлов оборудования, механическом износе уплотняющих деталей, через появившиеся неплотности возможны утечки топлива в окружающую атмосферу. При этом возникает опасность отравления обслуживающего персонала, пожаров или взрывов.

Для исключения опасных ситуаций «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» предусмотрена периодическая проверка герметичности клапанов, подающих топливо к горелкам теплотехнических агрегатов.

Эта проверка может осуществляться вручную обслуживающим персоналом через промежутки времени, определяемые специальными инструкциями или автоматически, при каждом включении оборудования в работу с помощью специальных устройств.

Функции автоматической проверки герметичности клапанов заложены в контроллере «Спекон», разработанном для управления различными теплотехническими агрегатами: котлами, печами нагрева и т.п.

Описание установки.

Структурная схема лабораторной установки для проверки герметичности газовых клапанов показана на рис.1

в свечу

Газ к горелке

Рис.1

ГК1 - отсечной газовый клапан, первый по ходу газа;

ГК2 – отсечной газовый клапан, второй по ходу газа;

ГКП – газовый клапан продувки газопровода;

Рог – прибор контроля давления в общей газовой магистрали;

Ргр – прибор контроля давления в газовой магистрали горелки.

Обычно после окончания работы теплотехнического агрегата газовая магистраль горелки соединяется с атмосферой через специальную трубу (свечу). Это делается для того, чтобы в газовой магистрали не оставался газ. Операция соединения газовой магистрали горелки с атмосферой называется «продувкой». Для выполнения продувки необходимо открыть газовый клапан продувки путем подачи на его электромагнитную катушку напряжения с контроллера.

Остальные клапаны при этом должны быть закрыты. Автоматическая операция проверки герметичности газовых клапанов выполняется перед каждым включением оборудования в работу. Начинается она с контроллера исходного состояния оборудования.

Давление в газовых магистралях контролируется по показаниям приборов.

Если Рог=1 и Ргр=1, то это значит, что давление есть как в общей газовой магистрали, так и в газовой магистрали горелки.

Если Рог=0 и Ргр=0, то давления отсутствуют. Контроль положения газовых клапанов может осуществляться по сигналам конечных выключателей, установленных на газовых клапанах или по наличию или отсутствию сигнала управления клапанами на выходах контроллера. Наличие сигнала (команды) управления соответствует открытому состоянию, отсутствие команды – закрытому состоянию клапана.

Если в общей газовой магистрали имеется давление газа, клапан ГКП открыт, а ГК1 и ГК2 закрыты, то контроллер начинает операцию проверки герметичности клапанов.

На первом этапе проверяется герметичность клапана ГК1. Контроллер вырабатывает команду управления на закрытие ГКП. Закрытие ГКП необходимо для герметизации магистрали горелки. После закрытия ГКП контролируется давление газа в магистрали горелки с помощью прибора Ргр.

Если в течение времени tопр1 показание прибора Ргк не достигнет значения Ргк=1 значит газ из общей магистрали не проникает в магистраль горелки. На основании этого можно сделать вывод, что клапан ГК1 герметичен.

Наличие давления в магистрали горелки (Ргк=1) означает, что клапан ГК1 не герметичен.

В этом случае операция запуска прерывается, на табло контроллера выдается сообщение о прекращении запуска и возникновении нештатной ситуации.

При Ргк не равном 1 начинает выполняться второй этап «Проверка герметичности газовой магистрали».

На этом этапе формируется команда на открытие клапана ГК1. Клапаны ГК2 и ГКП должны быть закрыты. Клапан ГК1 открывается на время tопр2.

Если в течение этого времени давление в магистрали горелки не достигнет значения равного давлению в общей магистрали (Ргр не станет равным 1), значит, магистраль горелки не герметична, газ из этой магистрали выходит в атмосферу. В случае негерметичности магистрали горелки операция запуска так же прекращается.

Если Ргр на этом этапе равно 1 (Ргр=1), то магистраль герметична и начинается третий этап «Проверка герметичности клапанов ГК2 и ГКП».

В контроллере формируется команда закрытия клапана ГК1. После закрытия ГК1 начинает контролироваться давление Ргр. Если в течение времени tопр3 давление внутри магистрали горелки не снизится (Ргр останется равным 1), значит, клапаны ГК2 и ГКП герметичны и начинается четвертый этап. В противном случае (Ргр не равно 1) операция запуска прерывается.

На четвертом этапе проверяется работа клапана ГКП. Контроллер подает команду на открытие клапана ГКП, при этом клапаны ГК1 и ГКП должны быть закрыты.

После открытия ГКП давление в магистрали горелки должно упасть до нуля, так как при открытом клапане ГКП магистраль горелки соединяется с атмосферой через «свечу».

Если это давление не падает (Ргр остается равным 1), значит, клапан ГКП не открылся (неисправен) и операция запуска прерывается.

Если Ргр не равно 1 (давление упало), то операция проверки герметичности клапанов заканчивается и начинается операция розжига газовой горелки.

Порядок выполнения работы.

1. Внимательно изучить устройство и принцип работы установки.

2. Составить алгоритм проверки герметичности газовых клапанов.

Контрольные вопросы.

1. Схема установки.

2. Классификация клапанов.

3. Способы проверки герметичности клапанов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В ОДНОФАЗНЫХ СЕТЯХ

Цель работы: изучение конструкции и принципа действия устройства защиты человека от поражения током в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью.

Теоретическая часть

В жилых и производственных помещениях имеется электропроводка, выполненная по схеме с заземленной нейтралью.

В таком электропроводке один сетевой провод называется фазой, а другой – «заземленный» –нейтральным.

Принцип действия устройства защиты основан на том, что в нормальном режиме значения токов в фазном и нейтральном проводах строго равны друг другу, а их разность равна нулю. Как только по каким-либо причинам разность токов превысит некоторый пороговый уровень, устройство немедленно отключит цепь питания.

Функциональная схема устройства защиты показана на рис.1.

На пути к нагрузке сетевые провода проходят через магнитопровод трансформатора Т1 и образуют две идентичные первичные обмотки 1 и 2. Со вторичной обмотки 3 сигнал поступает на вход электронного усилителя А1, на выходе которого подключена обмотка реле К1.

В нормальном режиме работы ток в фазном проводе равен току в нейтральном проводе, Iф=Iн, но направлены эти токи на встречу друг другу. Поэтому магнитные потоки, создаваемые этими токами, направлены навстречу друг другу и взаимокомпенсируются. В результате сигнал в обмотке 3 отсутствует, обмотка реле К1 обесточена, а контакты К1.1 и К1.2 замкнуты.

Если человек, стоящий на проводящей (заземленной) поверхности, коснется фазного провода, то через его тело потечет ток Iч. При этом нарушится токовой баланс в первичных обмотках трансформатора Т1, Iф+Iч>Iн, Ф1>Ф2.

В результате в обмотке появится ток. Усиленный в блоке А1 этот ток вызовет срабатывание реле К1, которое своими контактами К1.1 и К1.2 отключит нагрузку и человека от сети.

Если быстродействие устройства ( время от момента прикосновения человека к фазному проводу до момента размыкания контактов реле К1 ) не превышает несколько десятков миллисекунд, то человек не будет поражен электрическим током.

Зависимость допустимого значения тока через тело человека от времени его действия при частоте тока 50 Гц дана в таблице 1.

Таблица 1.

Длительность воздействия тока, с
0,01-0,08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
Допустимое значение тока, мА
650	500	250	125	165	100	85	70	65	55	50	45

Величина тока через тело человека зависит от напряжения сети и сопротивления цепи человека.

Сопротивление цепи человека равно эквивалентному сопротивлению нескольких элементов, включенных последовательно:

R₄ = r_Т.4 + r_од + 0,5(r_об + r_оп), где

r_Т.4 – сопротивление тела человека,

r_од – сопротивление одежды,

r_об – сопротивление обуви,

r_оп – сопротивление опорной поверхности.

Сопротивление тела человека электрическому току зависит от многих факторов: напряжения электрической цепи, физического и психологического состояния человека, его возраста. Пола и колеблется при напряжении около 220 В от 400 до 1400 Ом.

Сопротивление одежды зависит от вида и влажности ткани. Сопротивление сухой хлопчатобумажной ткани равно 10 – 15 кОм, влажной 0,5 –1,0 кОм.

Сопротивление сухой обуви равно 10 – 50 кОм, сопротивление обуви во влажных и сырых помещениях равно 0,5 – 1,5 кОм.

Сопротивление опорной поверхности ног зависит тот типа поверхности или грунта, и наличия влаги:

Земля сухая – 20 кОм;

Земля влажная – 0,8 кОм;

Земля мокрая – 0,3 кОм;

Бетон влажный – 0,9 кОм;

Бетон мокрый – 0,1 кОм;

Кирпич сухой – 10 кОм;

Кирпич влажный – 1,5 кОм;

Кирпич мокрый – 0,8 кОм;

Металл сухой – 0,01 ком;

Металл мокрый 0 кОм.

Чем меньше сопротивление цепи человека, тем больше сила тока. Опасным для человека является ток, при котором не возможно самостоятельно оторваться от токоведущих элементов, так как быстро происходит пробой кожи и величина тока, протекающего через организм человека, резко возрастает. Такое действие тока наблюдается при величине 20 – 25 мА.

Кроме паралича рук наблюдается очень сильные боли в руках и теле. Дыхание затруднено.

При силе тока 90 – 100 мА наступает полный паралич дыхания, паралич сердца. Этот ток смертелен.