Коммерциялық емес акционерлік қоғам «алматы энергетика ж ә не байланыс институты»

Loading...


бет1/12
Дата07.04.2020
өлшемі0.57 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Коммерциялық емес акционерлік қоғам

«АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ» 

Электроника және компьютерлік технологиялар кафедрасы

 

 

Ш.Ә. Бахтаев, Э.А. Иванов, С.Б. Әбдрешова



АҚПАРАТТЫҚ ӨЛШЕУІШ ТЕХНИКА

Дәрістер конспектісі

050718 – Электроэнергетика мамандықтарының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған

  

Алматы 2008

Дәрістер жинағында электроэнергетикада қолданылатын ақпараттық өлшеуіш техникасы, тура айтқанда электрлік шамаларды өлшеу қағидалары, әдістері мен тәсілдері, өлшеуіш құралдар мен аспаптар, өлшеуіш түрлендіргіштер қаралған.

Дәрістер жинағы 050718 – Электроэнергетика мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған. 



Кіріспе

Энергетика – шаруашылықтың энергетикалық қорды және әртүрлі энергияны өндіру, түрлендіру, жеткізу пайдалану мәселелерін қамтитын саласы. Энергетиканың негізін энергетикалық жүйелер құрайды,ол - өзара және энергия тұтынушылармен электр энергиясын жеткізу желісі арқылы жалғасқан электр станцияларының жиынтығы (тобы). Оның құрамына: жылу электр станциясы, атом электр станциясы, су электр станциясы, электр энергиясын жеткізу желісі; қосалқы электр станциялар, жылу және электр желісі, жылу және электр энергиясын қабылдағыштар енеді. Энергетикалық жүйе әдетте бір орталықтан басқарылады. Бір жалпы оперативтік диспетчерлік пункттен басқарылатын бірнеше энергетикалық жүйе біріккен энергетикалық жүйені құрайды.

Энергетиканың тағы бір негізіне энергетикалық машина жасау саласы жатады. Бұл сала төменгі айтылатын қондырғыларды және энергия жабдықтарын жасайды: бу, су, және газ турбиналы, іштен жану двигательдері, газ турбиналы айдағыштар, бу генераторлары, бу қазандары, атом электростанциялық реакторлар, гидронасостар,турбокомпрессорлар, турбожелдеткіштер т.б. түрлері.

Энергия жабдықтарының айрықша тобына отынның жану және қазанға қорек беру процестерін, бу магистральдарындағы қысымды және қатты қызған бу температурасын, турбоагрегаттың айналыс санын, т.б. реттеп отыратын автоматтық аспаптар жатады.

Үлкен қалаларда жылу электр орталықтары салынады. Олар тұтынушыларды электр энергиясымен әрі жылумен қамтамасыз етеді. Қазіргі кезде жылу электр орталықтарында қуаты 50 – 100 Мвт бу турбогенераторлары қолданылады. Турбиналардан өндіріс орындарына жіберілетін будың қысымы 8 – 10 атм. ал тұрмыста пайданалатын будың қысымы 0,5 – 2,5 атм. шамасында реттеліп беріледі. Жылыту мақсатында пайдаланатын ыстық судың температурасы 55 – 150 °С шамасында болады.

Жылу электр орталығы көмір, газ, жанар май т.б. отындар жаға алады. Егер жылу электр орталығы тек қана жылу беруге арналса, мұнда будың қысымы 130 атм., температурасы 565°С дейін көтеріледі.

 

1 №1 – дәріс. Өлшеу процестері және өлшеуіш құралдар

Дәрістің мазмұны:

1.    Энергетиканың маңызы және энергетикалық есептеудің мәселелері.

2.    Ақпараттық өлшеуіш техника деген не? Оның қамтитын бағыттары.

3.    Өлшеу процестері: өлшейтін электрлік шама, өлшеу әдістері, қателігі және өлшеу нәтижесі.

4.    Өлшеуіш құралдар, аспаптар және түрленгіш датчиктер.

Дәрістің мақсаты: ақпараттық өлшеуіш техникасының қамтитын бағыттарын игеру және меңгеру.

Энергетика шаруашылығы көп өндірістік кәсіпорындарының негізгі жүйесі болып саналады. Себебі, энергетиканың арқасында энергетикалық күрделі процестер және өндірістік технологиялық түрлендірулер жасалады. Энергетиканың басты және негізгі міндеті - кәсіпорындарды, түрлі шаруашылықтарды және мекемелерді, жеке тұрғындарды, оқу және ғылыми институттарын электр энергиясымен қамтамасыздандыру болып саналады. Сондықтан да энергетикалық есептеудің келесі мәселелерге мәні зор:

-         энергоресурстарды шығындау мен өзіндік нарқын анықтау;

-         кәсіпорын ішінде шаруашылық есеп жүргізу;

-         шығындалған энергия үшін сыртқы мекемелермен есеп айырысу;

-         энергетикалық бақылау мен энергетикалық баланс құру.

Энергоресурстарды есептеуге және санауға қажетті ақпараттарды алу үшін түрлі–түрлі әдістер мен тәсілдер, түрленгіштер мен құрылғылар қолданылады.Соның ішінде басты тәсіл болып электр параметрлерінің шамасын өлшеу болып саналады. Тек қана соларды өлшеу нәтижесінде энергоресурстарды есептеу, не бақылау және басқару үшін керекті ақпараттарды аламыз.

Өлшеу – физикалық құбылыстар мен процестердің шамалары туралы сандық ақпарат алудағы негізгі тәсіл. Жаңа машина және апаратты жасағанда, не қиын технологиялық өндірістік процестерді жүргізгенде көп физикалық шаманы өлшеуге тура келеді. Бұған көбісіне бейэлектрлік шамалар жатады, олар механикалық, жылулық, химиялық, оптикалық және акустикалық болып бөлінеді. Кәзіргі кезде бейэлектрлік шамаларды түрлендіру және өлшеу үшін электрлік әдістер мен тәсілдер, аспаптар мен құралдар көп қолданады. Себебі, олардың қолдануда келесі ерекшеліктері және оңтайлықтары бар:

1.     Олардың сезімталдығын (чуствительность), не өлшеу ауқымын (диапазон) оңай өзгертуге болады.

2.     Жиілік ауқымы кең болғандықтан олардың инерциясы аз болады.

3.     Алыстан өлшеу, бірден көп не әртүрлі шамаларды өлшеу, топтастыру не орталықтан оңай басқару.

«Ақпарат» деп, мағынасы адамға түсінікті және қабылдайтын құрылғы оқи алатын бағыттағы нақты хабарды айтады. Автоматтандыру техникасында бұл шамалардың нақты мәні туралы әрі жеке процестердің сипаттамалары туралы хабар болады. Ақпарат жүйе ішінде дереу өңделу немесе есте сақтау құрылғысына алдын ала ендірілу қажеттілігіне қарай әртүрлі тасығыштар мен ақпаратты бейнелеу құралдары пайданылады. Ақпаратты беру және өңдеу үшін электр сигналдары қолданылады. Әртүрлі басқару құрылғылары мен есептеу техникасында ақпаратты сигналды түрлендіру арқылы өңдейді.

Ақпараттық өлшеу жүйелерінің (система) құрамына келесі блоктар мен құрылғылар жатады:

-         ақпаратты алу мақсатында түрлендіргіш (датчиктер);

-         күшейту, түрлендіру (преобразование) мен кодтау үшін күшейткіштер мен түрленгіштер, өлшеу құрылғылары мен құралдары;

-         бағдарламалық немесе алгоритмдік математикалық және  логикалық (қисындық) құрылғылар;

-         автоматтық басқару, өзіндік бақылау, диагностика, коммутация құрылғылары.

Сонымен, ақпараттық өлшеу жүйелеріне (АӨЖ) тұтынушыға керекті ақпаратын қамтамасыз етіп отыратын, функционалды түрде ақпараттық арнаға біріктірілген, метрологиялық параметрлері алдын–ала анықталған өлшеу құралдары мен қосымша техникалық құралдар жатады. Демек, энергообъектілердің жұмыстық параметрлері әр уақытта бақыланып және керекті шамада сақталынып отыру керек. Сонымен, бақылау және энергообъектілерді басқару процестерін орындау тек қана ақпараттық өлшеу жүйелерінің негізгі міндеті болып саналады.

Өлшеуіш ақпарат – өлшейтін объект және өлшеу процесстері туралы өлшеу арқылы алынған дербес хабар. Алғашқы ақпараттың негізінде өлшеу процесі орын алады.

Өлшеу – зерттейтін параметрдің мөлшерін табудағы метрологиялық оператордың жұмысы. Бұл параметрлерді физикалық шама (ФШ) деп атайды.

Өлшейтін шама бір – біріне сәйкес келетін әдістер мен өлшеуіш құралдардың арқасында өлшем бірлігімен (ӨБ) салыстырылады. Өлшем бірлігі халықаралық келісіммен әр физикалық шамаға тұрақты өлшемде белгіленген және оның сандық мәні бірге тең. Физикалық шаманы өлшегенде соған сәйкес өлшем бірлігімен салыстырамыз. Өлшенген ФШ ның өлшем бірлігіндегі үлесін, не одан қанша есе аз не көп екенін білу үшін милли, микро, кило, мега және т.б. деген қосымша жұрнақ қолданылады.

Өлшеу процесінің ғылыми негізі болып метрология саналады. Метрология – өлшеу туралы ғылым, оның техникасы және өлшеуіш құралдарды қолдану, онан кейін, өлшемдердің біркелкілігін ұйымдастырып, заң жүзінде сақтау.

ҚР «Өлшемдердің біркелкілігі туралы» заңы өлшеу процестердің сапалылығын көздейді: оның тұрақтылығын және әр өлшеу нәтижесі бір біріне сәйкес келуін сақтайды. Сонымен, өлшеу процестердің басқы әдістері және тәсілдері. метрологиялық жұмыстың іргесін қалайды. Әдетте, метрологиялық жұмыс халықаралық түрде стандартталған. Ол үшін мынандай ұйымдар бар:

МКТИ – техникалық өлшеуден халықаралық конференция; МОЗМ – заңды метрологиядан халықаралық ұйым. Осы ұйымдардың кепілдемелерінің қоятын басты мақсаты: өлшеу нәтижелері өлшем бірлігімен белгілену керек және өлшеу қателіктерінің мәні де көрсетілуі керек.

Ақпараттық өлшеу техникасы метрологияның тәжірибелік және қолданбалы түріне жатады. Ақпараттық өлшеу техникасының (АӨТ) басты міндеті болып өлшеуді жүргізу және оны бағалау, өлшеудің тәсілдері мен құралдарын практикалық қолдану болып саналады. АӨТ екі топқа бөлінеді: бірінші, жұмыстық (өндірістік) өлшеу техникасы, екінші, үлгілі (нақты, лабораториялық) өлшеу техникасы. Сөйтіп, ақпараттық өлшеу техникасы өлшеу процесіне қатысты барлық теориялық және тәжірибелік мәселелерді тегіс қамтиды.

Өлшеу процессі оператормен (бақылаушымен) келесі функциялық сұлбамен жүгізіледі.



1.1 Сурет. Өлшеу процессінің функциялық сұлбасы

Көрсетілген әрекеттердің (операциялардың) неге керек екенін және неге жататынын көрсетейік.

Өлшейтін объект – электростанция, қосалқы станция, таралу құралғылары, генераторлар (өндіргіш), қозғалтқыштар (двигательдер).

Өлшенетін физикалық шама – электр тоғы, кернеу, қуат, электр энергиясының шығыны, жиілік.

Өлшеудің әдісі – белгілі кепілдеме жүзінде, қолдану тәжірибесіне және оператордың тәжірибесіне сәйкес алынады.

Өлшеу құралы – қолданылатын әдіске байланысты, құралдың табылуына және өлшеу жағдайына сәйкес алынады.

Өлшеу қателігі – теориялық және тәжірибелік есептеу әдістеріне байланысты.



Өлшеу нәтижесі – халықаралық стандарттармен салыстырылады. ФШ өлшеу кең ауқымда (диапазон) өзгереді. Мысалы, энергетика объектілеріне кездесетін электр кедергісі Омның мыңнан бір бөлігінен тераОмға дейін өзгеруі мүмкін. Ең көп тараған өлшеу әдісі – тікелей өлшеу әдісі болып табылады. Келесі суретте өлшеу әдістері көрсетілген.

1.2 Сурет – Өлшеу әдістері сұлбасы

Тікелей өлшеу әдісін қолданғанда физикалық шама бірден өлшеуіш құралдың көрсеткішінен өлшенеді. Салыстырмалы әдісте: физикалық шаманың мәні белгілі өлшеммен салыстырылады. Көпке белгілі салыстырмалы әдіс – нөлдік әдіс.

Өлшеу құралдары мына түрлерге бөлінеді:

1.     Өлшемдік құралдар – бұл физикалық шаманы бірден табатын құралдар.

2.     Өлшеу құралдар, аспаптар – олар аналогтік, цифрлық, өзі жазатын, интегралдық болады. Бұлар өлшеу нәтижесін бірден береді, оны, оператор бірден байқайды.

3.     Өлшеуіш түрлендіргіштер – масштабтық, бір ФШ екіншіге айландырады. Бұл құралдар ФШ-лардың шығыс параметрін кіріс параметрлеріне пропорционал жасайды.

4.     Өлшеуіш қондырғылар – алдынала белгіленген өлшеу әдістерімен өлшеу құралдарының жинағы.

Басқарылатын не өлшейтін объекті мен өлшеуіш жүйелердің шығыстық құрылғылары арасында әрқашан физикалық шама – электр сигналы тектес өлшеуіш түрлендіргіштер болады. Осындай түрленгіштерді түрлендіргіш датчиктер деп атайды.

Электрондық есептеу машинасын пайдаланатын автоматтық жүйелерде ақпаратты беру және өңдеу негізінен «1» және «0» электр сигналдарының комбинациясының дискретті жиынтығы түрінде өтеді. Бұл жағдайда алдымен физикалық шама электр кернеуіне, содан кейінгі кезеңде сигналдардың дискретті жыйынтығына түрленеді. Сонымен, түрлендіргіш датчиктер физикалық шаманы бір мәнді байланысқан электр (не басқа) сигналына түрлендіреді.Олардың мынандай түрлері болады: механикалық (күштік, сығу-созу); электрлік;  магниттік; электромагниттік (сәулелену); гравитациялық; жылулық.

Барлық түрлендіргіш датчиктер қызмет принципы бойынша параметрлік не генераторлық деп екі топқа бөлуге болады. Бірінші топқа өлшенетін шаманың мәні электр тізбегінің параметрлеріне, яғни кедергіге, индуктивтікке, сыйымдылыққа түрленетін түрлендіргіш датчиктер жатады. Бұл жағдайда қосымша қоректендіру көзі қажет. Генераторлық түрлендіргіш датчиктерде әртүрлі энергия тікелей электр энергиясына түрленеді.

Түрлендіргіш датчиктердің статикалық сипаттамасы деп, өлшенетін (х) шамамен түрлендіргіш датчиктің шығысындағы сигналдың (у) арасындағы у=f(x) функционалдық тәуелділікті айтады. F(x) функциясын түрлендіру функциясы деп те атайды. Шығыстық у шамасының аз өсімшесінің кірістік х шамасының аз өсімшесіне қатынасын түрлендіргіш датчиктің сезімталдығы деп атайды: S=Δу/Δх. Түрлендіргіш датчиктің сезгіштік деңгейі деп, оның шығысында сигналдың өзгерісі (Δу) пайда болуына сәйкес келетін түрлендіргіш датчиктің, кірісіндегі шаманың (Δх) аздаған өзгерісін айтады. Сигналдың деңгейлік өзгерісі деп (Δу), шығыстық сигналдың керекті аспаптар арқылы тіркеуге жарайтын ең кіші мәнін айтады. Түрлендіргіш датчиктің деңгейлік сезімталдығы сигналды өңдейтін электр түрленгіштердің не тіркеуіш аппараттардың техникалық сипаттамаларына сәйкес болуы керек.

 

2 №2-дәріс. Өлшеудің қателіктері



Дәрістің мазмұны:

1.    Өлшеудің қателіктерін метрологиялық түрде топтау үлгісі.

2.    Қателіктердің түрлеріне берілген анықтамалар.

3.    Статистикалық қателіктерді Гаусс заңын табуда қолдану.

Дәрістің мақсаты: өлшеудің қателіктерін бір-бірінен айыра білу және оларды табудың жолдарын игеру.

Өлшеу еш уақытта дәл болмайды. өлшеудің дәлдігінің ықтималдығы нөлге тең. Метрология өлшеу қателіктерінің келесі топтау үлгісін береді.



 

2.1 Сурет – Өлшеу қателіктерін топтау үлгісі

Жалпы айтқанда өлшеудің қателігі – алған өлшемнің нәтижесінің дұрыс болмауы. Өлшеу қателігі физикалық шаманы өлшегенде болатын қателіктердің барлық құрамын қамтиды, сонан кейін алынған нәтиженің шын не нақты мәндерден аутқуын көрсетеді. Мысалы, физикалық шаманың өлшенген мәні Х десек, ал оның шындық мәнін Хш деп белгілесек, сонда ауытқу (отклонение) мынаған тең.

.                                           (2.1)

Физикалық шаманың шындық мәні дегеніміз, өлшеу қателігі жоқ деген сөз. Бұл сөз идеалдық түрде айтылған сөз. Тәжірибе жүзінде ФШ шындық мәнін алуға болмайды. Сондықтан практикада ФШ шын мәнінің Хш орнына оның нақты Хн мәнін қолданады. ФШ-ның нақты мәнін табу үшін ерекше әдістерді және үлгілі өлшеуіш құралдарды қолданады.Сонда былай жазуға болады.



.                                           (2.2)

Бұл алгебралық айырмашылық таңбасын өзгерту мүмкіндігінен мұны өлшеудің абсолюттік қателігі деп атайды. Сондықтан өлшеудің дұрыс нәтижесі.



.                                           (2.3)

Кей кезде түзелу коэффициентін қолданады.



.                                                (2.4)

Сонда өлшеудің дұрыс мәні былайша жазылады.



.                                   (2.5)

Белгілі ғылыми деректерге негізделе отырып өлшеу қателіктерін үш топқа бөлуге болады: тұрпайы, жүйелілік және кездейсоқтық қателіктер. Тұрпайы қателіктерге электрөлшеуіш аспаптың көрсеткішін дұрыс бағаламау жатады. Оған аспаптың шкаласының бөліктерін қате бағалау, немесе көпшкалалы аспаптың еселеу коэффициенттерін дұрыс қолданбау жатады. Немесе, көрсеткішті қарағанда тіл мен шкаланың арасында болатын параллаксты елемеу. Сыртқы ортаның өлшеуіш аспапқа күшті әсері, оның бұзылуымен және кездейсоқ кедергілер өлшеудің тұрпайы қателіктеріне әкеліп соғады.

Абсолюттік мәні және таңбасы белгілі қателіктерді жүйелі қателіктер деп атайды. Егер өлшеу процесі тұрақты жағдайда өткізілсе, оларда тұрақты мәнде болады. Егер өлшеу жағдайы заңды түрде өзгерсе, жиелі қателіктер не өзгермейді, не өзгерсе заңды түрде өзгереді.

Жүйелі қателіктерге қандай өлшеу қателіктері жатады? Олар: электрөлшеуіш аспаптың қателігі, қолданылған өлшеу әдістемесінің қателігі, өлшеуіш құралдың қателігі, аз мәнді елемегендіктің қатесі және сыртқы ортаның әсерінен қателік. Осы қателіктерді жеке-жеке қарастырайық.

Электрөлшеуіш аспаптың жүйелі қателігіне үш топ қателіктер жатады: аддитивті, пропорционалды және шкаланы бөлу қателіктері. Егер өлшеуіш аспаптың тілі бастапқы кезде шкаланың нолінде тұрмаса аддитивтік  қателік пайда болады. Бұл қателікті, егер аспаптың шкаласы бірқалыпты болса, алгебралық қосумен түзетуге болады.  Пропорционалдық қателіктер көрсетуші аспаптарда қолданатын қосымша кедергілер мен шунттардың өз мәнінен ауытқуына байланысты.Егер бұл ауытқулардың мәндері белгілі болса, алынған өлшеудің нәтижесін түзеу коэффициентіне көбейтіп, пропорционалдық қателіктерді түзеуге болады. Шкаланы бөлу қателіктерін әр өлшеуіш аспапқа қосымша түзету таблицасын жасап жоюға болады. Ол таблицаларды жасағанда өлшеуіш аспаптарға қарағанда өлшеу дәлдігі жоғары өлшеуіш құралдар қолданылуы қерек. Қолданылған өлшеу әдістемесі мен өлшеуіш құралдың қателіктері кернеу көзінің электр қозғалыс күшін (э.қ.к.-эдс) өлшейтін вольтметрдің ішкі кедергісінің әсерінен пайда болады. Аз мәнді елемегендіктің қатесі өлшеу әдістемесі мен өлшеуіш құралдың қателіктеріне жақын. Ол қатені өлшеу кезінде де, өлшегеннен кейінде табуға болмайды. Себебі, оның неден пайда болатын факторларды да табу не білу қиын.

Егер сыртқы ортаның әсеріне келсек, ол температураның, атмосфералық қысымдықтың және ауаның ылғалдылығына байланысты. Осы жағдайлар өлшеуіш аспаптың көрсетуінің туралығына әсерін тигізеді. Және сыртқы электр не магнит өрістерінің өзгеруі де өлшеу нәтижесіне қосымша қателік кіргізеді.

Практикалық өлшеулерде жүйелі қателіктерді құрал-сайманмен және әдістемелік қателіктердің алгебралық қосындысы деп санайды

.                                         (2.6)

Әр уақытта жүйелік қателікпен бірге кездейсоқтық қателіктер болады. Сондықтан өлшеудің абсолюттік қателігі мынаған тең



.                                        (2.7)

Мұнда Δқ.с. – кездейсоқтық қателік. Осы қателіктің екі құраушылардың әсерімен бір физикалық шама көп рет қайталап өлшегенде, мысалы n



Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Loading...


©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін ызмет
Жалпы ережелер
ызмет стандарты
дістемелік кешені
бекіту туралы
туралы хабарландыру
біліктілік талаптары
кіміні аппараты
Конкурс туралы
жалпы біліктілік
ойылатын жалпы
мемлекеттік кімшілік
бойынша жиынты
жалпы конкурс
білім беретін
Барлы конкурс
республикасы білім
ызмет регламенті
ткізу туралы
конкурс атысушыларына
біліктілік талаптар
атысушыларына арнал
Республикасы кіметіні
идаларын бекіту
облысы кімдігіні
рсетілетін ызметтер
мемлекеттік ызмет
дістемелік сыныстар
Конкурс ткізу
стандарттарын бекіту
мемлекеттік мекемесі
Мектепке дейінгі
дебиеті маманды
дістемелік материалдар
білім беруді
жалпы білім
ауданы кіміні
конкурс туралы
мектепке дейінгі
рметті студент
облысы бойынша
мерзімді жоспар
мыссыз азаматтар
Мемлекеттік кірістер
Конкурс жариялайды
дарламасыны титулды
дістемелік кешен
ызметтер стандарттарын
разрядты спортшы
мелетке толма
директоры бдиев

Loading...