ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

“БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ”

Кафедра строительства и эксплуатации ГМС

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ

КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Электротехника и авТоматиЗация мелиоративных и водохозяйственных систем»

Рекомендовано Учебно-методическим объединением

По образованию в области сельского хозяйства в качестве

Учебно-методического комплекса для студентов высших учебных заведений по специальности 1–74 05 01 «Мелиорация

И водное хозяйство»

Горки 2011

Рекомендовано методической комиссией мелиоративно-строительного факультета (протокол №______ от ______________ 2011).

Составитель: доцент кафедры строительства и эксплуатации ГМС, кандидат технических наук Л.И. КУМАЧЕВ

Рецензенты: М.А.ШУХ, канд. техн. наук, доцент кафедры строительства и эксплуатации ГМС, Т.Д. ЛАГУН, канд. техн. наук, доцент кафедры мелиорации и водного хозяйства

Компьютерный набор и верстка Д.Т.Лагун

Ó Составление. Л.И, Кумачев, 2010

Ó Учреждение образования

“Белорусская государственная

сельскохозяйственная академия”, 2010

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1. Актуальность изучения учебной дисциплины

«Электротехника и автоматизация мелиоративных и водохозяйственных систем» - это учебная дисциплина, посвященная изучению устройств и работы наиболее распространенных систем автоматики, имеющих широкое применение в гидромелиорации, в системах сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения.

Известно, что одним из наиболее эффективных путей энерго-ресурсосбережения является автоматизация технологических процессов, разработка и внедрение в производство инновационных технологий, неотъемлемым компонентом которых так же является их автоматизация.

Содержание учебной дисциплины соответствует требованиям образовательного стандарта РБ «Высшее образование, первая ступень, специальность 1-74 0501 – мелиорация и водное хозяйство».

Учебная дисциплина относится к специальным дисциплинам вузовского комплекса. Освоение дисциплины базируется на компетенциях, приобретенных ранее студентами при изучении дисциплин: гидротехнические сооружения, насосы и насосные станции, системы водоснабжения и водоотведения, осушительные, осушительно-увлажнительные и оросительные системы, а так же отдельных разделов математики и физики.

1.2. Цели и задачи учебной дисциплины

Цель учебной дисциплины – формирование знаний, умений и профессиональных компетенций по электротехнике и автоматизации мелиоративных и водохозяйственных систем, а так же развитие и закрепление академических и социально-личностных компетенций.

Основными задачами дисциплины являются: освоение основ электротехники и автоматизации мелиоративных и водохозяйственных систем, приобретение навыков анализа технологических процессов, формулирование задач их автоматизации с целью энерго-ресурсосбережения, а так же оценки экономического эффекта энерго-ресурсосбережения от автоматизации.

1.3. Требования к уровню освоения содержания

учебной дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен закрепить следующие академические (АК) и социально-личностные (СЛК) компетенции, предусмотренные образовательным стандартом:

АК-1. Уметь применять базовые научно-теоретические знания для решения теоретических и практических производственных задач.

АК-2. Владеть приемами сравнительного анализа в области автоматизации процессов.

АК-3. Уметь работать самостоятельно.

АК-4. Владеть междисциплинарным подходом при решении возникающих проблем.

СЛК-1. Обладать способностью к межличностным коммуникациям.

СЛК-2. Уметь работать в коллективе.

Студент должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК), предусмотренными образовательным стандартом Республики Беларусь «Высшее образование, первая ступень, специальность 1-74 05 01 «Мелиорация и водное хозяйство»»:

ПК-1. Выполнять анализ производственных процессов.

ПК-2. Формулировать задачи их автоматизации.

ПК-3. Составлять алгоритм функционирования системы автоматизации.

ПК-4. Оценивать возможность улучшения устаревших инженерных систем путем их автоматизации.

ПК-5. Рассчитывать величину энерго-ресурсосбережения, полученного от автоматизации.

Для приобретения компетенций ПК-1 – ПК-5 студент должен знать:

- основные подходы к проблемам автоматизации технологических процессов;

- устройство, назначение и применение основных элементов автоматики;

- приемы составления схем автоматики;

- методику расчетов величины энерго-ресурсосбережения, получаемого от автоматизации.

Студент должен уметь и быть способным:

- правильно сформулировать цель автоматизации;

- разработать схему автоматизации;

- выбрать необходимые элементы автоматики;

- произвести расчеты по энерго-ресурсосбережению.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Автоматическое регулирование - это процесс автоматического поддержания параметра объекта на заданном уровне или изменения его по заданному закону.

Автоматическая система управления это совокупность управляющего устройства и объекта управления.

Автоматическая сигнализация - предназначена для оповещения обслуживающего персонала о нарушениях в технологическом процессе.

Автоматическое измерение - это процесс автоматического определения значения физической величины в заданной точке объекта и передачи результата на регистрирующее или показывающее устройство.

Автоматическая защита - это автоматическое выключение оборудования в результате возникших нарушений в технологическом процессе.

Автоматическая блокировка - это автоматическое недопущение неправильного начала технологического процесса.

Алгоритм управления - это последовательность выполнения операций, воздействующих на объект.

Автоматизированный электропривод - это электропривод, в котором предусматривается выработка человеком только начального управляющего воздействия.

Автоматический электропривод - это электропривод, в котором предусматривается участие человека только в надзоре за электромеханической системой.

Абсолютная погрешность измерения - это разность между результатом измерения величины и ее действительным значением.

Активные элементы цепи - это все источники электрической энергии и ряд приемников тока, для описания работы которых необходимо вводить э.д.с.

Аналоговый прибор - измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией измеряемой величины.

Величина (сила) электрического тока - это количество электричества (заряд) проходящее сквозь поверхность, равную поперечному сечению проводника, в единицу времени.

Входной сигнал - это внешняя физическая величина, оказывающая воздействие на элемент автоматики.

Выходной сигнал - это физическая величина, которая появляется на выходе элемента в результате преобразований в нем самом.

Внутренний участок цепи - это ее участок, образуемый источником тока.

Внешний участок цепи - это ее участок, образованный элементами-приемниками.

Возмущение - это непланируемое изменение управляемой величины, характеризующей состояние объекта.

Датчик - это элемент автоматики, измеряющий физическую величину и преобразующий ее в выходной сигнал.

Двигатель - это устройство, преобразующее различные виды подводимой к нему энергии в механическую.

Дифференциал реле - это разница значений порога срабатывания и порога отпускания реле.

Емкость - это свойство элемента электрической цепи накапливать заряды и возбуждать ими электрическое поле.

Заданная величина - это величина, характеризующая требуемое (или опасное) значение регулируемого или контролируемого параметра.

Задатчик - это элемент автоматики, с помощью которого можно задать системе автоматически требуемое значение регулируемого или контролируемого параметра.

Исходное состояние реле - это его состояние при отсутствии внешнего воздействия на него.

Информационная автоматическая система - это система, в которой воздействие на объект формируется под влиянием информации, получаемой от датчиков.

Исполнительный элемент - это устройство, непосредственно воздействующее на объект регулирования (управления).

Интегрирующий прибор - это измерительный прибор, в котором подводимая к нему величина суммируется во времени.

Измерительный преобразователь - измеряет искомую величину и вырабатывает выходной сигнал в виде, удобном для передачи, обработки или хранения.

Измерение - это процесс определения значения интересующей физической величины опытным путем.

Индуктивность - это параметр элемента электрической цепи, преобразующего электрический ток в собственное магнитное поле.

Источник питания - это элемент электрической цепи, предназначенный для генерирования электрической энергии.

Контур электрической цепи - это любой замкнутый участок цепи.

Кратковременный режим - это режим работы электродвигателя, при котором его температура во время работы не достигает установившегося значения, а во время паузы снижается до температуры окружающей среды.

Комплексная автоматизация - это автоматизация всех операций технологического процесса, за исключением операций анализа его протекания и внесения поправок.

Монтажная схема - это схема, на которой показаны соединения составных частей электроустановки, разводка проводов и кабелей, их сечения, способы прокладки, места соединения.

Максимальная мощность внешней цепи - это мощность при условии равенства ее сопротивления внутреннему сопротивлению источника.

Магнитный усилитель - это бесконечное электромагнитное устройство, предназначенное для управления мощностью, поступающей от источников в нагрузку.

Мгновенное значение тока - это значение изменяющегося тока в рассматриваемый момент времени.

Неавтоматизированный электропривод - это такой электропривод, в котором предусматривается участие человека в выработке управляющих воздействий.

Нуль-орган - это сравнивающий элемент автоматики, воспринимающий на одном входе фактическую величину, а на другом - заданную величину сигнала и формирующий выходной сигнал и его знак, как результат отличия двух входных сигналов.

Номинальный резким источника - это его режим работы, при котором напряжение, ток и мощность его соответствует расчетным значениям.

Несинусоидальный ток - это ток, закон изменения которого отличен от гармонического.

Обратная связь - это связь между элементами автоматической системы в направлении от объекта к регулятору.

Относительная погрешность измерения - это отношение абсолютной погрешности к значению измеренной величины.

Пассивные элементы цепи - это элементы, которые не могут реализовать свои свойства без воздействия на них посторонних источников тока.

Переменный ток - это электрический ток, величина и направление которого не остаются постоянными.

Передаточный коэффициент - это отношение значения выходного сигнала элемента автоматики к значению входного сигнала.

Периодические токи - это токи, мгновенные значения которых повторяются через определенные промежутки времени.

Период - это наименьший промежуток времени, по истечении которого мгновенное значение тока повторяется.

Прибор сравнения (блок сравнения) - устройство, сравнивающее величину измеренного параметра и его требуемого значения.

Приемник электрической энергии - это элемент электрической цепи, использующий электрическую энергию.

Принципиальная электрическая схема - это схема, составленная из элементов автоматики с изображением соединений между ними и путей прохождения тока.

Повторно-кратковременный режим - это режим работы электродвигателя, при котором его температура не достигает установившегося значения ни во время работы, ни во время паузы.

Показывающий прибор - это измерительный прибор представляющий результат измерения в виде отсчета.

Полная автоматизация - это автоматизация всех операций технологического процесса, включая операции анализа и коррекции процесса.

Порог срабатывания реле - это значение входного сигнала, при котором оно переходит из исходного состояния во второе.

Порог отпускания реле - это значение входного сигнала, при котором оно переходит из второго состояния в исходное.

Последовательное соединение - это соединение элементов цепи, при котором по ним проходит один и тот же ток.

Постоянный ток - электрический ток, величина и направление которого остаются постоянными.

Программная автоматическая система - это система, в которой воздействие на объект формируется согласно наперед заданной программе.

Продолжительный резким - это режим работы электродвигателя такой длительности, при котором его температура достигает во время работы установившегося значения.

Прямая связь - это связь между элементами автоматики системы в направлении от регулятора к объекту.

Регулирование по отклонению - это автоматическое воздействие на объект по величине отклонения регулируемой величины от заданного значения.

Регулирование по возмущению - это автоматическое воздействие на объект в зависимости от величины непланируемого внешнего воздействия на него.

Режим холостого хода источника - это режим, при котором ток в нем равен нулю.

Режим короткого замыкания - это режим, при котором на внешних зажимах источника напряжение равно нулю.

Реле - это элемент автоматики, выходной сигнал которого принимает два (три) фиксированных значения при плавном изменении входного сигнала.

Система с разомкнутым контуром - это система автоматики, в которой входными воздействиями являются только внешние воздействия.

Система с замкнутым контуром - это система автоматики, в которой входными воздействиями являются не только внешние воздействия, но и воздействия со стороны объекта.

Система непрерывного регулирования - это такая система, у которой воздействие на объект есть непрерывная функция времени, пропорциональная воздействующей величине.

Система прерывистого регулирования - это система воздействия на объект, у которой это воздействие представляется собой ряд последовательных импульсов, параметры которых зависят от воздействующей величины.

Система релейного регулирования - это система воздействия на объект, у которой имеется только два значения фиксированных воздействий на объект.

Синусоидальный ток - это ток, мгновенное значение которого изменяется по гармоническому закону.

Сопротивление - это параметр элемента электрической цепи, имеющего свойство поглощать из нее энергию преобразовывать ее в другие виды энергии.

Средства измерения - это технические средства, используемые при измерениях физических величин.

Стабилизатор - это элемент автоматики, поддерживающий постоянное значение выходного сигнала, несмотря на изменение входного.

Статическая характеристика элемента автоматики - это графическая зависимость между входным и выходным сигналами этого элемента.

Схема электрической цепи - это графическое изображение соединений элементов цепи с помощью стандартных условных обозначений.

Трехфазная цепь - это электрическая цепь, по которой проходят три синусоидальных тока, отличающихся по фазе.

Управление в технических системах - это процесс воздействия на объект в соответствии с заданным алгоритмом управления.

Управляемый объект - это часть общей системы, нуждающейся в воздействии автоматики.

Управляемая величина - это параметр объекта, величина которого изменяется под влиянием регулятора.

Усилитель - это элемент автоматики, увеличивающий мощность входного сигнала, не внося изменений в его физическую природу.

Участок цепи - это часть электрической цепи, содержащая выделенные в ней элементы.

Функциональная схема - это схема автоматической системы, составленная в виде функциональных блоков, с указанием направлений воздействий между ними.

Цифровой измерительный прибор - в котором непрерывная измеряемая величина преобразуется в дискретную, подвергается цифровому кодированию, а результат измерения представляется в цифровой форме.

Частичная автоматизация - это автоматизация только отдельных операций в технологическом процессе.

Частота тока - это число периодов в одну секунду.

Электрическая цепь - совокупность устройств, процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, напряжении и электродвижущей силе (э.д.с.)

Электрический ток - это направленное движение носителей электрических зарядов.

Электродвижущая сила (э.д.с.) - это основное свойство источника - электрической энергии, выражающееся в способности создавать и поддерживать разность потенциалов на разомкнутом участке цепи, а так же возбуждать и поддерживать электрический ток в замкнутой цепи.

Электропривод - электромеханическое устройство, состоящее из электродвигателя, передаточного, исполнительного и управляющего устройств.

Элементы электрической цепи - это отдельные устройства, входящие в состав электрической цепи.

Элемент автоматики - это составная часть системы автоматики, выполняющая определенные функции.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение………………………………………………………………….12

Тема 1. Мелиоративные системы как объекты автоматизации.

1.1. Степень автоматизации мелиоративных систем…………………..14

1.2. Автоматический контроль за состоянием оборудования и

сооружений ………………………………………………………….14

1.3. Автоматическая защита от ненормальных режимов работы и

повреждений………………………………………………………....14

1.4. Автоматизация работы отдельного объекта………………………14

1.5. Очередность автоматизации………………………………………..15

1.6. Объекты автоматизации…………………………………………….15

Контрольные вопросы по теме 1…………………………………...15

Тема 2. Классификация систем автоматизации…………………….16

2.1. Общие сведения о системах автоматизации……………………….16

2.2. Классификация автоматических систем…………………………...17

2.3. Типы систем автоматического регулирования……………………19

2.4. Три основных класса систем автоматического регулирования….20

2.5. Принципы автоматизации гидромелиоративных систем…………20

2.6 Основные сведения по составлению схем автоматики……………21

2.7. Функциональные и структурные схемы автоматики……………..22

Контрольные вопросы по теме 2 …………………………………...23

Тема 3. Элементы автоматики………………………………………..24

3.1. Функции элементов автоматики……………………………………24

3.2. Основные параметры элементов автоматики……………………...25

3.3. Виды автоматизации ………………………………………………..27

3.4. Элементы автоматики ………………………………………………28

3.5 Характеристики элементов автоматики ……………………………29

3.6. Контактные и бесконтактные элементы…………………………...31

Контрольные вопросы по теме 3……………………………………31

Тема 4. Электрические цепи ………………………………………….31

4.1. Электрическая цепь и ее элементы…………………………………31

4.2. Классификация электрических токов и напряжений……………. 32

4.3. Классификация электрических цепей и их элементов……………33

4.4. Параметры элементов электрической цепи………………………..33

4.5. Изображение электрических цепей ………………………………..34

4.6. Положительные направления токов и напряжений……………….36

Контрольные вопросы по теме 4 …………………………………...37

Тема 5. Датчики в системах автоматики ……………………………37

5.1. Общие сведения о датчиках ………………………………………..37

5.2. Реостатные датчики………………………………………………….38

5.3. Индуктивные и трансформаторные датчики ……………………...40

5.4. Емкостные и пьезоэлектрические датчики ………………………..41

5.5. Теплоэлектрические и тепломеханические датчики………………45

5.6. Электромеханические датчики уровня, давления, расхода и

скорости……………………………………………………………...49

5.7. Датчики влажности …………………………………………………52

Контрольные вопросы по теме 5……………………………………54

Тема 6. Системы автоматических измерений ……………………...55

6.1. Измерение уровня воды …………………………………………….55

6.2. Измерение давления ………………………………………………...57

6.3. Измерение расхода воды……………………………………………57

6.4. Измерение влажности ………………………………………………60

Контрольные вопросы по теме 6 …………………………………..63

Поиск по сайту: