XXXV OLIMPIADA WIEDZY TECHNICZNEJ
Zawody III stopnia
Zadania dla grupy elektryczno-elektronicznej
Zadanie 1
Na rys.1 przedstawiono schemat urzĄdzenia do ciŚcia prŚta na krótkie odcinki. UrzĄdzenie
pracuje samoczynnie, w sposób zgodny z nastŚpujĄcym opisem. Silnik MOT1 napŚdza mecha-
nizm wysuwania prÅšta, a do momentu zadziaªania czujnika poªoenia S1, który sygnalizuje,
e dªugoąó wysuniÅštego odcinka jest prawidªowa (S1 = 1). Silnik MOT2 wyposaony w mecha-
nizm korbowy wykonuje peªny cykl opuszczania i podnoszenia noyc tnÄ„cych. Kiedy czujnik
poªoenia S2 sygnalizuje, e noyce sÄ„ w górnym poªoeniu (S2 = 1) opisany cykl pracy urzÄ„-
dzenia powtarza siÅš.
MOT2
Czujnik poło\
enia Napęd no\
yc
no\
yc
Napęd posuwu pręta
S2
MOT1
Pręt
Czujnik
S1
wysunięcia pręta
Rys.1. Maszyna do ciŚcia prŚta na krótkie odcinki
Narysowaó przebiegi czasowe sygnaªÃ³w wyjÄ…ciowych czujników pomiarowych S1 i S2 oraz
sygnaªÃ³w zaªÄ„czajÄ„cych zespoªy napÅšdowe MOT1 i MOT2 w czasie jednego cyklu pracy urzÄ„-
dzenia.
W rozwaaniach nie uwzglÅšdniamy sygnaªÃ³w START, STOP rozpoczÅšcia i zako«czenia pro-
cesu ciÅšcia.
1
PrzyjmujÄ„c, e sygnaª logiczny 1 powoduje zaªÄ„czanie mechanizmów, zaprojektowaó ukªad
cyfrowy, który bÅšdzie sterowaª pracÄ„ mechanizmu wysuwania prÅšta MOT1 oraz mechanizmu
opuszczania i podnoszenia noyc tnĄcych MOT2.
Wprowadzió do ukªadu sygnaª zewnÅštrznej blokady B, który w razie awarii (B = 0) bÅšdzie
natychmiast wyªÄ„czaª oba ukªady napÅšdowe.
Narysowaó schemat ukªadu logicznego realizujÄ„cego funkcje sterujÄ„ce mechanizmami urzÄ„-
dzenia bez i z uwzglŚdnieniem zewnŚtrznej blokady (do realizacji przyjĄó jeden rodzaj bramek,
np. bramki NAND).
Autor: A. Wójciak
Koreferent: P. Fabija«ski
Zadanie 2
Na rys.1 przedstawiono ukªad falownika napiÅšcia ze Ä…ródªem typu Z , w którym zastosowano
cztery ªÄ„czniki tranzystorowe S1 , S2, S3, S4. Falownik taki mona zastosowaó wszÅšdzie tam,
gdzie mamy do dyspozycji akumulator, a do zasilania odbiorników wymagane jest napiŚcie
sinusoidalne o amplitudzie wiÅškszej ni napiÅšcie Ä…ródªa zasilania np. (pokªadowe sieci zasilajÄ„ce
w pojazdach mechanicznych).
ZakªadajÄ„c, e 0 oznacza stan zaªÄ„czenia, a 1 stan wyªÄ„czenia ªÄ„cznika, wystÅšpujÄ„ce w
ukªadzie stany pracy mona opisaó nastÅšpujÄ„co:
A { stan aktywny, kiedy S1 = S4 = 0, S2 = S3 = 1 lub S1 = S4 = 1, S2 = S3 = 0,
0 { stan zerowy, kiedy S1 = S3 = 0, S2 = S4 = 1 lub S1 = S3 = 1, S2 = S4 = 0 lub S1 = 0,
S2 = S3 = S4 = 1 lub S2 = 0, S1 = S3 = S4 = 1 lub S3 = 0, S1 = S2 = S4 = 1 lub
S4 = 0, S1 = S2 = S3 = 1,
Z { stan zwarcia, kiedy S1 = S2 = 0, S3 = S4 = 1 lub S1 = S2 = 1, S3 = S4 = 0 lub
S1 = S2 = S3 = S4 = 0.
D0 L1
u
0
S1
S3
E=100 V C1 R0
C2 u1
S2 S4
L2
Rys.1. Ukªad falownika ze Ä…ródªem typu Z
2
Poprzez odpowiednie sterowanie ªÄ„czników mona na zaciskach wyjÄ…ciowych falownika uzy-
skaó napiÅšcie wysze ni napiÅšcie Ä…ródªa zasilania E. W stanach Z zwarcia falownika idealna
dioda D0 jest polaryzowana wstecznie i nie przewodzi, chwilowe napiŚcie zasilajĄce mostek
falownika jest wtedy równe u1 = 0 V, a energia zgromadzona w kondensatorach C1 , C2 jest
przekazywana do dªawików L1 , L2. W pozostaªych stanach A i 0 idealna dioda D0 przewodzi,
a chwilowe napiÅšcie na zaciskach wejÄ…ciowych falownika narasta skokowo od wartoÄ…ci 0 V do
wartoÄ…ci UM wiÅškszej od E.
Sekwencja sygnaªÃ³w sterujÄ„cych poszczególnymi ªÄ„cznikami jest jak na rys.2.
Rys.2. Diagram impulsów sterujÄ„cych s1, s2, s3, s4 ªÄ„cznikami S1 , S2, S3, S4 (stan wysoki
oznacza zaªÄ„czenie ªÄ„cznika)
Narysowaó przebieg napiŚcia u0 na zaciskach odbiornika R0 = 10 przyjmujĄc, e wartoąó
napiŚcia zasilajĄcego mostek w stanach A i 0 mona obliczyó z zalenoąci:
tZ C
1 D
UM = 2 E ; gdzie D = ;
1 2 D T
TZ C { caªkowity czas zwarcia mostka w jednym cyklu T pracy ukªadu (patrz rys.2).
Obliczyó wartoąci ąredniĄ za okres 2 T i 4 T oraz wartoąó skutecznĄ napiŚcia u0.
JakĄ czŚstotliwoąó ma pierwsza harmoniczna napiŚcia wyjąciowego falownika?
Autor: R. Barlik
Koreferent: P. Fabija«ski
3
Zadanie 3
Transformator trójfazowy na napiŚcie 5000 V/400 V o mocy znamionowej 4 kVA dostarcza
do symetrycznego odbiornika rezystancyjno-indukcyjnego moc znamionowĄ.
WiedzÄ„c, e wspóªczynniki mocy po stronie pierwotnej i wtórnej transformatora sÄ„ odpo-
wiednio równe cos '1 = 0; 83 i cos '2 = 0; 8 , uzwojenia pierwotne i wtórne sÄ„ poªÄ„czone w
gwiazdŚ, sprawnoąó energetyczna transformatora jest równa = 93 %, obliczyó prĄdy fazowe
strony pierwotnej i wtórnej oraz caªkowite straty mocy w transformatorze.
Jakie prostowniki (podaó liczbŚ pulsów) mona zbudowaó majĄc do dyspozycji dwa takie
transformatory o grupie poªÄ„cze« Yy0 i Yd0.
Autor: P. Fabija«ski
Koreferent: A. Wójciak
4