Материалы всероссийской научно-технической конференции Автоматизир
..pdfБлок клемм соединения шлейфов УИ (БК-УИ) - устройство, входящее в состав СК, используемое в качестве электрических кон тактов для соединения шлейфов УИ от ШС-И, обеспечивающее кон структивное преобразование ШС-И внутри СК.
Примечание: БК-УИ не является преобразователем входных сиг налов от УИ.
3.Блок клемм соединения шлейфов УО (БК-УО) - устройство, входящее в состав СК, используемое в качестве электрических кон тактов для соединения шлейфов УО от ШС-О, обеспечивающее кон структивное преобразование ШС-0 внутри СК.
Примечание: БК-УО не является преобразователем выходных сигналов к УО.
4.Блок ввода-вывода сигналов СК (БВВС) - совокупность уст ройств, входящая в состав СК, используемая для обмена токовыми сигналами между ПМ и УВВ-АСП, обеспечивающая их логически согласованное взаимодействие.
Примечание: БВВС является устройством преобразования сигна лов УВВ-АСП.
Блок ввода-вывода сигналов СК (БВВС). БВВС - совокуп ность устройств, входящая в состав СК, используемая для обмена токовыми сигналами между ПМ и УВВ-АСП, обеспечивающая их логически согласованное взаимодействие.
Состав устройств БВВС:
1.Модуль питания БВВС (МП) - устройство, входящее в состав БВВС, используемое для преобразования входного стабилизирован ного напряжения от БП в гальванически изолированное напряжение питания внутренних шин и устройств БВВС.
2.Модуль ввода сигналов извещения (МВСИ-1-МВСИ-п) - уст ройство, входящее в состав БВВС, используемое для передачи вы ходных токовых сигналов устройства БК-УИ устройству МИ, обес печивающее измерение их электрических параметров для анализа показаний УИ.
3.Модуль вывода сигналов оповещения (MBCO-1-MBCO-w) - устройство, входящее в состав БВВС, используемое для передачи токовых сигналов от МИ к БК-УО, обеспечивающее преобразование их электрических параметров для активации УО.
Примечания:
-МВСО является приемником выходных токовых сигналов устройства МИ;
-МВСО является преобразователем токовых сигналов, посту пающих с ШС-БВВС;
-МВСО является передатчиком токовых сигналов, поступаю
щих на однонаправленную ВШС-О; - МВСО относится к устройствам ввода-вывода БВВС
(УВВ-БВВС).
4. Кросс-плата (КП) - устройство, входящее в состав БВВС, ис пользуемое для обмена токовыми сигналами между устройствами БВВС, обеспечивающее их силовое и сигнальное соединение.
Примечание: КП является устройством согласования и электри ческого соединения проводников, входящих в состав ШС-БВВС
иШП-БВВС.
5.Модуль интерфейсный БВВС (МИ) - устройство, входящее
в состав БВВС, используемое для обмена токовыми сигналами между ПМ и УВВ-БВВС, обеспечивающее высокоскоростной последова тельный цифровой канал обмена токовыми сигналами (данными).
Схемотехническая часть проектирования МВСО [1]. Плата со держит 12 идентичных каналов распределения тока шины «+24B-F», каждый из которых должен коммутировать в нагрузку напряжение шины «+24B-F». Значение тока нагрузки - не более 3 А, тип нагрузки - активно-емкостная, С„ = 500 мкФ.
Каждый канал должен выдавать сигнал оповещения пожароту шения уровнем напряжения шины «+24B-F». В каждом канале долж на быть реализована защита по превышению тока не более 3 А (тип защиты - триггерная).
Управление каналами должно осуществляется по одному из двух SPI. Модуль должен выдавать диагностическую информацию о со стоянии всех силовых ключей каждого канала, а также сигнал со
стояния шлейфа.
Конструкторская часть проектирования МВСО. Устройство монтируется в крейт фирмы PolyRack серии Future следующих геомет рических размеров: высота - 3U; ширина - 63 HP; глубина - 240 мм. Устройство имеет световую индикацию на лицевой панели.
Ввод напряжения шины 24 и вывод сигналов оповещения пожа ротушения осуществляться через 25-контактный разъем типа D-SUB, выходящий на лицевую панель модуля.
Питание на модуль подается с объединительной платы через со единитель типа DIN41612.
Модуль вывода сигналов оповещения/пожаротушения (МВСО). МВСО формирует сигналы управления ШО/ШПТ, состоящие из уст ройств оповещения, устройств электропуска соответственно и обес печивает диагностику указанных шлейфов в соответствии с дейст вующими требованиями.
Модуль вывода сигналов оповещения/пожаротушения состоит из двух плат, связанных между собой соединителями типа PBD-80
иPLD-80:
1)плата диагностики;
2)плата ключей.
Сигналы управления ШО/ШПТ формируются уровнем напряже ния шины питания полевых устройств «+24B-S» и обеспечивают ток нагрузки для шлейфов:
-ШО - 1 А (в основном) /2,1 А (в редких случаях, когда приме няются импортные звуковые оповещатели);
-ШПТ - 1 А (с электромагнитными устройствами электропуска) / 1,5 А / 3 А в импульсе длительностью не более 50 мс (с устройствами на пиропатронах).
Сигналы управления имеют защиту от КЗ. В случае КЗ (превы шения нагрузочной способности) модуль формирует соответствую щий сигнал [2, 3].
Вкачестве основного устройства МВСО выступает ПЛИС, вы полняющий функции:
-ввода диагностических данных (состояния шлейфов, состоя ния силовых ключей, состояния модуля) с записью их в буфер ПРД;
-вывода данных в регистр управления светодиодами с записью их в буфер ПРД;
-вывода принятых сигналов из регистра выдачи сигналов опо вещения/пожаротушения буфера ПРМ на силовые ключи.
Библиографический список
1.Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово цифровых электронных устройств. - М.: Додэка-ХХ1, 2005. - 528 с.
2.Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая об работка сигналов: учеб, пособие. - М.: Радио и связь, 1990. - 256 с.
3.Давыдов А.В. Цифровая обработка сигналов: Тематические
лекции. - Екатеринбург, 2007.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВЯЗКОСТИ ЭЛЕКТРО ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОЛИМЕРОВ ОТ СКОРОСТИ
СДВИГА И ТЕМПЕРАТУРЫ
Студент гр. МЭ-11-16 М.В. Фроленко
Научный руководитель - канд. техн. наук, доцент В.В. Черняев Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Реология (от греч. peoq, «течение, поток») - раздел физики, изу чающий деформации и текучесть вещества. Изучая деформационные свойства реальных тел, реология занимает промежуточное положение между теорией упругости и гидродинамикой. Практические прило жения реологии описывают поведение конкретных материалов при нагрузках и при течении.
Жидкости, у которых вязкость не зависит от скорости сдвига, на зываются ньютоновскими. Жидкости, у которых вязкость падает при увеличении скорости сдвига, называются псевдопластичными, а те у которых вязкость растет, называются дилотантными. Расплавы по лимерных материалов относятся к псевдопластическим жидкостям.
Поведение чисто вязкой жидкости описывается уравнением со стояния, в общей форме имеющим вид
* = ПУ, |
(1) |
где т - напряжение сдвига, Па; ц - динамическая вязкость, Па с; у - скорость сдвига с"1
Исследования реологических характеристик были проведены для полиэтилена марки «Казпэлен 273-83» и полиэтилена марки Borealis ME 6052. Для анализа реологического поведения марок полиэтилена в работе использовался современный ротационный реометр.
Ротационный реометр Discovery HR-2 производства ТА Instru ments (рис. 1) относится к приборам СМТ-типа, имеющим совмещен ный преобразователь-двигатель, и предназначен для изучения реоло гических свойств самых разнообразных материалов как в режиме кон тролируемого напряжения, так и в режиме контролируемой скорости.
Управление реометром, а также сбор и анализ эксперименталь ных данных осуществляется с помощью специализированного про граммного обеспечения TRIOS, разработанного для приборов, вы пускаемых компанией ТА Instruments.
Преимуществом степенного закона является его простота, малое число экспериментально определяемых постоянных, а недостатком - невозможность его использования в области величин скоростей сдви га близких к нулю, так как в этом случае большинство расплавов по лимеров проявляют ньютоновский характер. Однако область скоро стей сдвига, характерных для переработки большинства полимеров, составляет 1 —104 с-1 В таком диапазоне изменения скоростей де формаций степенной закон достаточно адекватно описывает вязкост ные свойства среды. Его аналитическое выражение
Л С У (2) где т - коэффициент консистенции; п - показатель аномалии вязкости.
Модель Керри в отличие от степенного закона позволяет описы вать изменение вязкости от скорости сдвига в области очень малых скоростей сдвига. Аналитическое выражение модели Керри имеет вид
л-1
Л(У) = |
1+(Яу) |
O lo -'nJ+ T U |
(3) |
где X - константа; п - показатель аномалии вязкости; Т|0 - вязкость |
|||
при нулевой скорости сдвига; |
- вязкость при бесконечной скоро |
||
сти сдвига.
Известно, что вязкость как ньютоновских, так и неньютоновских жидкостей зависит от температуры. Степень влияния температуры существенно зависит от природы полимеров: в случае аморфных сред вязкость сильно зависит от температуры, для аморфно-кристал лических - слабо. Наиболее распространенным и точным уравнени ем, описывающим зависимость вязкости от температуры, является уравнение Аррениуса. Аналитический вид уравнения Аррениуса
Ч Т) =г\(Т0) е х р ф т , |
(4) |
где Т - температура; (3 - температурный коэффициент |
вязкости; |
Т|(Г0) - значение коэффициента консистенции при температуре Т0.
Для определения зависимостей вязкости от температуры прово дится аналогичная обработка результатов эксперимента, полученных на реометре для различных значений температуры. Используя свой ство логарифмической аддитивности, определяющие реологические уравнения состояния, в которых функциональная зависимость эф
фективной вязкости расплава полимера от скорости сдвига описыва ется степенным законом или моделью Керри, а от температуры - уравнением Аррениуса, можно представить в следующем виде:
Л(У) = т1(То)У"1вхрф/Г), |
(5) |
л(у) = {1+(Ху)"_1]спо-п«)+л«,}пСго)ехР(Р/:г)- |
(6) |
Коэффициенты для определяющих уравнений (5), (6) приведены в таблице.
Значения коэффициентов для реологических уравнений при Т= 200 °С
|
|
|
Значения коэффициентов |
|
Уравнение |
||||
Марка |
Степенной закон |
|
Модель Керри |
|
|||||
|
|
Аррениуса |
|||||||
полиэтилена |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Х,с |
|
|
Р,к |
||
|
/1 |
г|, Па с |
V Па с |
Поо> Па с |
/и |
г), Па с |
|||
«Казпэлен |
0,393241 |
31561,9 |
88760,6 |
-442,763 |
14,1343 |
0,508989 |
458,993 |
1444,34 |
|
273-83» |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Borealis |
0,441804 |
17010,8 |
15400,8 |
-651,347 |
2,79133 |
0,637963 |
68,8284 |
2039,96 |
|
ME 6052 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
После того как подставили коэффициенты в уравнения, (5), (6), получили графики (рис. 3, 4).
На рис. 3 представлена зависимость вязкости от скорости сдвига полиэтилена марки «Казпэлен 273-83» при Т - 200 °С.
Рис. 3. «Казпэлен 273-83». Зависимость вязкости от скорости сдвига при Т = 200 °С
На рис. 4 представлена зависимость вязкости от скорости сдвига полиэтилена марки Borealis ME 6052 при Г= 200 °С
Как видим, степенной закон работает только в ограниченном диапа зоне скоростей сдвига. Большие ошибки наблюдаются в области низких скоростей сдвига. Модель Керри является более универсальной, так как
позволяет с высокой степенью точности описать зависимость поведения вязкости от скоростей сдвига в области как высоких, так и низких скоро стей сдвига.
ign
--- Керри
— Степенной
---Эксперимент
Рис. 4. Borealis ME 6052. Зависимость вязкости от скорости сдвига при Т - 200 °С
На рис. 5 представлена зависимость вязкости от температуры при скорости сдвига 6,28 с 1 для полиэтиленов марок «Казпэлен 273-83»
и Borealis ME 6052.
П,Гас
1М05 |
— Казпслсм |
|
|
10005 |
|
ВЭЭО |
__ borealis |
|
|
вээо |
|
4TW |
— Экс. казпслсм |
|
|
5ЭЗО |
— Экс. borealis |
|
Рис. 5. Зависимость вязкости от температуры при скорости сдвига 6,28 с 1
Проанализирував рис. 5, можно сделать вывод о том, что урав нение Аррениуса с достаточной точностью описывает температур ную зависимость вязкости исследуемых материалов.
Библиографический список
^ ^ Основы практической реологии и реометрии. - М.: Колос, 2003.-312 с.
2. Тадмор 3., Гогос К. Теоретические основы переработки поли меров. - М.: Химия, 1984. - 632 с.
В процессе исследования образец, вырезанный из оболочки, раз мерами 10x2,8x2,8 мм подвергался нагреву со скоростью 0,5 °С/мин
в диапазоне от 30 да 95 °С.
Результаты экспериментов представлены на рис. 3 в виде зави симости изменения длины образца от температуры.
AL, мкм
Рис. 3. Температурная зависимость изменения длины образцов
ДL, мкм
Рис. 4. Зависимость абсолютного изменения длины образца от времени
Как видно из графиков, второй образец линейно расширяется без резких скачков во всем температурном диапазоне. А первый образец линейно расширяется только до момента достижения температуры 64 °С, далее происходит процесс сжатия, что может указывать на на личие остаточных механических напряжений, которые вызывают усадку материала и могут привести к разгерметизации оболочки.