Магистерская диссертация на тему: С этой целью разработаны схемы устройств дозирования количества электричества и электрической энергии, принцип действия которых основан на квантовании измеряемой величины по вольт-секундной площади и

Введение

В настоящей работе рассматривается вопрос о целесообразности и актуальности использования в современном производстве устройств дозирования количества электричества и электрической энергии, обеспечивающих более полную автоматизацию процессов электролиза, а также способствующих внедрению в производство новых, ресурсосберегающих и энергосберегающих электротехнологий, отвечающих требованиям настоящего времени.

В технической литературе термин "дозирование" наиболее широко употребляется для характеристики нормированного расхода веществ и материалов, а также штучных предметов, к которым можно отнести жидкие, газообразные, сыпучие вещества и прочие материалы. Существует большой перечень устройств и установок, выполняющих данные функции. Из электрических величин таким термином можно охарактеризовать только те величины, которые имеют способность накапливаться в течение определенного времени. К ним в первую очередь относятся заряд (количество электричества) и электрическая энергия.

Для учета количества электричества, затраченного в ходе той или иной электрохимической реакции, используются кулонометры, интеграторы тока, счетчики ампер-часов. Широкое применение электрохимических технологий во многих отраслях промышленности требует совершенствования средств учета и контроля количества электричества. Однако на многих предприятиях электрохимии эти средства по своим техническим возможностям не всегда отвечают требованиям современного производства.

В настоящее время для оперативного управления процессами электролиза необходимы средства автоматического контроля, способные не только измерять и контролировать количество электричества, но также и дозировать его.

Велика потребность в устройствах дозирования в гальваностегии, где дозаторы могут применяться при управлении процессами нанесения гальванических и антикоррозийных покрытий металлов с целью обеспечения заданной толщины защитных слоев. Высокой эффективности от дозирования можно добиться, если использовать дозаторы в процессе осаждения защитных или декоративных покрытий из драгоценных металлов (золота, платины и т.п.) для поддержания оптимального режима с целью экономии их расхода. Дозирование целесообразно использовать для контроля заряда при тренировках аккумуляторных батарей и в других электрохимических технологиях.

В электрохимии вопрос дозирования количества электричества имеет чрезвычайно важное значение, поскольку дозирующие устройства способны исполнять функции элементов автоматизации процессов электролиза.

В современном производстве при выполнении некоторых технологических операций нередко возникает потребность, а порой и необходимость, дозировать также и электрическую энергию. Выполнение этой процедуры подразумевает подачу в электрическую нагрузку заранее отмеренной порции энергии. Например, перед штамповкой в процессе предварительного электронагрева металлических заготовок, а также во время контактной точечной сварки дозирование электрической энергии является обязательной технологической операцией, поскольку самым непосредственным образом влияет на качество продукции.

Технологии с использованием дозирования электрической энергии могут широко применяться при термических процессах в химическом производстве, в оборонной, в пищевой и обрабатывающей промышленностях, в электротехнике, микроэлектронике и т. д.

Средства учета электрической энергии, используемые в настоящее время на предприятиях в электротехнологиях, зачастую не отвечают современным требованиям по автоматизации производства. В связи с этим, существует потребность в создании устройств измерений, обладающих дополнительными возможностями, в число которых входит функция дозирования.

Основной целью данной работы является разработка комплексов технических средств дозирования количества электричества и электрической энергии, способных обеспечивать применение прецизионных технологий при электролизе и осуществлять прецизионное дозирование электрической и тепловой энергии при электроконтактном или электродуговом нагреве металлов, а также при электротермическом нагреве различных материалов.

Для реализации поставленной цели требуется решение следующих задач:

обоснование технических требований к разрабатываемым приборам;

анализ существующих средств учета количества электричества и электрической энергии на пригодность работы в структуре дозаторов;

обоснование технических требований и выбор схемы квантователя, наиболее пригодной для практического использования;

исследование метрологических характеристик схемы квантователя;

разработка средств дозирования, обеспечивающих требуемую точность.

Оглавление

- Введение

- Состояние вопроса дозирования количества электричества и электрической энергии в современном производстве

- Анализ потребности производства в устройствах дозирования количества электричества

- Аналитический обзор средств учета количества электричества, применяемых в электрохимии

- Потребность производства в устройствах дозирования электрической энергии

- О средствах учета электрической энергии, используемых в электротехнологиях

- Вопрос квантования текущего значения количества электричества и электрической энергии

- Основные понятия и определения по вопросу квантования количества электричества Qt и электрической энергии Wt

- Цифровое дозирование количества электричества и электрической энергии

- Обоснование выбора интегрирующего преобразователя в качестве квантователя измеряемой величины по вольт-секундной площади

- Проектирование устройств дозирования

- Разработка схемы устройства цифрового дозирования количества электричества

- Разработка схемы устройства цифрового дозирования электрической энергии

- Анализ метрологических характеристик

- Оценка погрешности квантователя по вольт-секундной площади и способы ее снижения

- Определение погрешности устройства дозирования количества электричества

- Определение погрешности устройства дозирования электрической энергии

- Зависимость погрешности дозирования от состава технических средств комплексов дозирования

- Экономический расчет

- Охрана труда

- Анализ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте оператора ЭВМ

- Микроклимат

- Освещение

- 6.4 Шум

- Вибрация

- Электробезопасность

- Электромагнитное излучение

- Эргономика рабочего места

- Противопожарная безопасность Заключение

- Литература

Список литературы

1. Прикладная электрохимия. Изд. 2-е, пер. и доп. Под ред. Н.Т. Кудрявцева. М.: "Химия", 1975. 552 с.

2. Мелков М.П., Швецов А.Н. Восстановление автомобильных деталей твердым железом. -М.: Транспорт 1982. 192 с.

3. Зозуля А.П. Кулонометрический анализ. -М.: Химия, 1968.

4. Агасян П.К., Хамракулов Т.К. Кулонометрический метод анализа. - М.: Химия, 1984.

5. Каталог. Приборы и средства автоматизации. № 7. М. 1989.

6. Электрические измерения. Учебн. для вузов. Под ред. А.В.Фремке. -Л.:Энергия, 1973.- 424 с.: ил.

7. Справочник по электроизмерительным приборам. / К.К.Илюнин, Д.И.Леонтьев, Л.И.Набелина и др. Под ред. К.К.Илюнина. -Л.:Энергоатомиздат, 1983,-784 с.: ил.

8. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т./Под общ. ред. А.А.Федорова. Т2. Электрооборудование.-М.: Энергоатомиздат, 1987. -592 с.; ил.

9. Бондаренко Н.Н., Братолюбов В.Б. Низковольтные преобразователи для гальванотехники и электрохимических станков. -М.: Энергоатомиздат, 1987.-184 с.

10. И.Ф.Плеханов. Расчет и конструирование устройств для нанесения гальванических покрытий. -М.: Машиностроение, 1988.

11. Ю.К.Делимарский. Электролиз. Теория и практика. -Киев: Тэхника, 1982.

12. Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов / Б.Я. Авдеев, Е.М.Антонюк, Е.М. Душин и др.; Под ред. Е.М. Душина.-6-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоатомиздат, 1987.-480 с.

13. Кулонометрическая установка: Патент №2120625 РФ, МКИ6 G 01 N 27/42/ А.П.Попов, А.Ю.Власов, В.В.Емельянов (РФ).-12 с.: ил.

14. Ковка и штамповка: Справочник. В4-х т./Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. -М.: Машиностроение, 1985-Т.1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка / Под ред. Е.И. Семенова. 1985.-568 с.

15. Романов Д.И. Электроконтактный нагрев металлов. -2-е изд., перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1981.-168 с., ил.

16. Технология и оборудование контактной сварки: Учебник для машиностроительных вузов / Б.Д.Орлов, А.А.Чакалев, Ю.В.Дмитриев и др.; Под общ. ред. Б.Д.Орлова. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1986. -352 с., ил.

17. Электрооборудование и автоматика электротермических установок: Справочник/Альтгаузен А.П., Бершицкий М.Д. и др.; Под ред. А.П. Альтгаузена. -М.: Энергия, 1978. -304 с.

18. Электротехнический справочник. Под ред. А.Т. Голована. Т.1, - М: Госэнергоиздат, 1961. - 736 с.

19. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы.-5-е изд., перераб. и доп. -К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986.-504 с.

20. Швецкий Б.И. Электронные цифровые приборы.-2-е изд., перераб. и доп.-К.:Тэхника, 1991.-191 с.

21. Пейтон А. Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М: БИНОМ, 1994 - 352 с.

22. Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. - М.: Радио и связь, 1991 - 367 с.

23. Электронный измеритель электрической энергии: Патент № 2190861 РФ, МКИ7 G01 R21/06/ А.П.Попов, А.Ю.Власов (РФ).-10 с.

24. Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. М.: Высшая школа, 1981. -335 с.

25. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин: Учеб. пособие.-М.: Высш. школа, 1982.-223 с.

26. Махнанов В.Д., Милохин Н.Т. Устройства частотного и время-импульсного преобразования.-М.:Энергия, 1970.-129 с.

27. Тарасов В.Ф., Шахов Э.К. Полупроводниковые преобразователи напряжение-частота (обзор) - Приборы и системы управления. 1974, №4, С. 9-14.

28. Электроизмерительные устройства для диагностики машин и механизмов / Р.С.Ермолов, Р.А.Ивашев, В.К.Колесник, Г.Ф.Морозов. -Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979.-128 с., ил.

29. Шляндин В.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М.: Высшая школа, 1973. -280 с.

30. Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры. -Л.: Энергия, 1973.-175 с.

31. Асаев А.А., Левенталь В.Ф., Баранов В.Г. Гибридные микросборки для аналого-цифрового преобразования сигналов тензорезисторных датчиков. -Приборы и системы управления, 1985, №5.-С. 24-25.

32. В.С. Гутников, В.В. Лопатин, А.И. Недашковский. Измерительные интегрирующие преобразователи с частотно-временным промежуточным преобразованием. -Л.: ЛПИ, 1986.-73 с.

33. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. -М.: Радио и связь, 1981.-224 с.

34. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.-2-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоатомиздат, 1988.-304 с.

35. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. -М.: Мир, 1983.

36. Зыкин Ф.А., Каханович В.С. Измерение и учет электрической энергии. - М.: Энергоатомиздат, 1982 - 104 с.

37. Чернов В.Г. Устройства ввода-вывода аналоговой информации для цифровых систем сбора и обработки данных. - М.: Машиностроение, 1988. - 184 с.

38. Нестеренко Б.К. Интегральные операционные усилители: Справочное пособие по применению. -М.: Энергоиздат, 1982.-128 с.

39. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов/ Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глудкин, А.И.Гуров; Под ред. О.П.Глудкина. -М.: Горячая линия -Телеком, 2002.-768 с.

40. Шахов Э.К., Михотин В.Д. Интегрирующие развертывающие преобразователи напряжения. -М.: Энергоатомиздат, 1986.-144 с.

41. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС: Пер. с англ.- М.: Мир, 1985.-572 с.

42. Марше Ж. Операционные усилители и их применение.- Л.: Энергия, 1974.-216 с.

43. Келехсаев Б.Г. Нелинейные преобразователи и их применение: Справочник.-М.: Солон-Р, 1999.-304 с.

44. Вострокнутов Н.Н. Цифровые измерительные устройства. Теория погрешностей, испытания, поверка. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -208 с.

45. П.П.Орнатский. Теоретические основы информационно-измерительной техники. -Киев: Вища школа, 1983.- 455 с.

46. Электрические измерения. Учеб. пособ. для втузов. Под ред. Е.Г.Шрамкова. -М.:Высш. школа, 1972.-520 с.: ил.

47. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: Измерительные преобразователи.-Л.: Энергоатомиздат, 1983. -325 с.

48. С.А. Спектор. Электрические измерения физических величин: Методы измерений: Учеб. пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - 320 с.

49. Измерение электрических величин. Евтихиев Н.Н., Купершмидт Я.А., Папуловский В.Ф., Скугоров В.Н. Под общ. ред. Н.Н. Евтихиева.-М.: Энергоатомиздат, 1990.- 352 с.

50. Ю.В.Афанасьев. Феррозонды. - Л.: Энергия, 1969. - 166 с.

51. Казанский В.Е. Измерительные преобразователи тока в релейной защите.-М.: Энергоатомиздат, 1988.-240 с.

52. Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов / Под ред. Розанова Ю.К. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 752 с.

53. Б.З.Михлин, В.П.Селезнев, А.В.Селезнев. Геомагнитная навигация. - М.: Машиностроение, 1976. - 280 с.

54. Л.А. Бессонов. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. Учебник для студентов вузов. - М.: Высш. школа, 1978.-231 с.

55. Нестеренко А.Д. Введение в теоретическую электротехнику. -Киев: Наукова думка, 1969.-351 с.

56. М.А. Розенблат. Магнитные усилители. -М.: Советское радио, 1956.

57. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: В 2-х т. Учебник для вузов. Том 1.-3-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981.-536 с.

58 Кликушин Ю.Н., Михайлов А.В. Электроника в приборостроении. Тексты лекций.-Омск: ОмГТУ, 2000.-152 с.

59 Справочник. Резисторы. Под ред. Четверткова И.И. И Терехова В.М.-М.: Радио и связь, 1991.-528 с.

60 Методические указания по выполнению организационно-экономической части дипломного проекта по специальности 0642 "Информационно-измерительная техника". Составитель Добровольский В.Е.-Омск: ОмГТУ,1986.-32 с.

61 Охрана труда в машиностроении. Под ред. Юдина Е.Я. и Белова С.В.-М.: Машиностроение, 1983.-432 с.

62 Курсовое и дипломное проектирование. Методические указания для студентов специальности 200400 "Промышленная электроника". Составитель Степанов В.И. Омск: ОмГТУ,2004.-44 с.