Ключевые слова: лабораторный стенд, электротермическое оборудование, микропроцессорное термореле.
В настоящее время в сельском хозяйстве и в других отраслях значительно расширилась область применения электротехнологического оборудования, имеющего экологические преимущества в сравнении с оборудованием, использующим традиционные энергоносители.
Освоение специальных электротехнологических дисциплин направлено на достижение знаний современного электрооборудования, умений применить электрофизические свойства в технологических процессах, навыков рационального практического выбора приборов и устройств, участвующих в конкретном электротехнологическом процессе. Для обеспечения учебных и научных процессов по освоению дисциплин организуются конкретные примеры стендовых лабораторий в качестве наглядных учебно-методических пособий.
В системе высшего образования лабораторно-практические занятия занимают значительную часть аудиторного времени обучения. Этот способ получения знаний определяет значимость лабораторного исследования в образовательном процессе. Содержание лабораторных занятий и методика их проведения имеют обучающие, развивающие и воспитывающие цели, при этом идет повторение теоретического материала лекционного курса. В комплексе обеспечивается развитие профессиональной и творческой активности личности, закладываются и формируются основы квалификации специалиста нашего профиля, способствующие овладению общих и профессиональных компетенций.
Содержание лабораторных занятий по электротехнологическим дисциплинам сходны по структуре и включают в себя:
- Исследование работы электрокалориферной установки;
- Исследование индукционных нагревателей промышленной частоты;
- Исследование нагревательных элементов из стали.
Проведение каждой ранее разработанных лабораторных работ построено таким образом, что они максимально возможно охватывают все разнообразие вопросов, связанных с работой изучаемых установок, приборов, оборудования и изучение физической сущности и теории протекающих при этом процессов. Экспериментально определяются зависимости температуры от силы тока, напряжения на нагревателе, времени нагрева в установившихся и переходных режимах.
При лабораторном исследовании электро-нагревательных установок следуя методическим указаниям приходится измерять, стабилизировать и регулировать температуру. Для измерения и контроля температуры используются косвенные методы, основанные на измерении таких физических свойств тел, которые однозначно связаны с температурой и могут быть сравнительно легко измерены.
Для контроля и регулирования температуры в лабораторных работах используются автоматические электронные потенциометры и мосты, предназначенные для работы в комплексе с термоэлектрическими преобразователями.
Измерительные приборы используются в лаборатории много лет и имеют температурные погрешности при измерениях и механические повреждения: блока пишущего устройства, лентопротяжного механизма, регулирующего устройства. К тому же используемые термоэлектрические сопротивления и термоэлектрические преобразователи имеют свои недостатки: относительно большие размеры чувствительного элемента, значительная инерционность, большой разброс измеряемых параметров. Сложность устройства вторичных приборов (мостов и потенциометров), относительно малые значения развиваемой термо-ЭДС усложняют восприятие информации по исследованию электротермического оборудования.
В ходе выполнения измерительной части лабораторной работы студенты получают информацию о процессе нагрева либо из диаграммы, представленной самописцем, либо снимают вручную показания термометра через определенные интервалы времени. В первом случае проявляет себя инструментальная погрешность, во втором – субъективная, которые искажают картину происходящих процессов.
Необходимо отметить, что сбор информации о процессе не является целью работы, но он занимает основную часть времени, отведенного на выполнение лабораторной работы. Основной же целью работы является определение параметров регулирования, изучение электроэнергетических показателей термических установок, на что остается мало времени.
Сбор информации по параметрам конвективного процесса нагрева потока воздуха (или температуры поверхности нагревателя) предлагается осуществлять с использованием микропроцессорных термореле (на основе программируемого логического контроллера), соединенного с пользовательским компьютером.
Первичные датчики осуществляют преобразование параметров температуры в электрические сигналы, которые измеряются приборами МЕТАКОН.
Приборы МЕТАКОН обеспечивают измерение технологических параметров – температур в исследуемых точках. Могут функционировать как в составе системы, так и автономно в качестве локальных регуляторов. В составе системы они передают данные согласно протоколу обмена информацией между приборами типа МЕТАКОН и внешним устройством по последовательному каналу RS-485. и преобразователь интерфейса RS-485/RS-232 образуют канал связи, осуществляющий передачу данных между приборами и компьютером.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Персональный IBM-совместимый компьютер с операционной системой Windows является рабочим местом студента (экспериментатора), на котором производится визуальное отображение всех необходимых параметров, архивирование данных, формирование и печать собранных данных для последующей обработки.
Программное обеспечение RNet является управляющей оболочкой, обеспечивающей взаимодействие всех составных частей и функционирование системы в целом. Вместе с тем, программа служит инструментальной средой для настройки системы под конкретные применения. Для обеспечения работы студентов на каждом стенде должна быть собрана силовая схема установки с измерительными приборами (вольтметр, амперметр) и возможностью подключения к сетевому питанию.
Одноканальный ПИД-регулятор (РИ) используется для измерения температуры, подключенными к нему термопреобразователями (ТП). По опросу программой выбирает тип подключенного ТП – термопреобразователи сопротивления или термоэлектрические преобразователи.
Блок питания (БПР) обеспечивает стабилизированным напряжением 24В для ТП и РИ, сетевой фильтр (ФС) для подавления помех в питающей сети 220В. Для коммутации силовых цепей применяется электромагнитный пускатель (СК) или другой коммутационный аппарат (автоматический выключатель).
Для построения системы сбора данных и передачи их на ПЭВМ в схеме осуществляется взаимное преобразование электрических сигналов интерфейсов RS232/RS485 с гальванической изоляцией между ними.
Выводы по результатам исследований:
- Использование информационной системы с микропроцессорным термореле позволит повысить эффективность учебной демонстрации электротермических процессов;
- Благодаря функционированию и программному обеспечению системы студентами осуществляется сбор, отображение и наглядное представление информации по термическим характеристикам исследуемого оборудования в учебной лаборатории в оптимальном временном режиме.
- Система может осуществлять сбор информации одновременно от группы стендов.
Список использованных источников
1. Юдаев, И.В. Основы электротермии: учебное пособие [Текст]: /И.В. Юдаев, Е.Н. Живописцев, А.М. Глушков.- Волгоград: ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА, 2011. -160с.
2. WWW.contravt.ru/ КИП и А для АСУ ТП