для проведення лабораторно-практичних занять

з курсу Електротехнологія

 

 

Робоче місце № 3

 

 

Тема роботи Дослідження роботи електричної огорожі

 

 

Тривалість заняття 80 хв.

 

 

Викладач _________ /Шелест А.П./

 

Розглянуто на засіданні циклової комісії професійно-практичної підготовки

відділення електрифікації і автоматизації с. г.

 

 

Протокол № ____ від ________ 200_ р.

 

Голова комісії _______ /Кашенко П.С./

 

 

Мета роботи. Вивчення будови, принципу роботи та правил експлуатації електричної огорожі. Експериментальне визначення кількості електрики в імпульсі.

 

Загальні відомості

 

Електричні огорожі застосовують для загінних пасовищ, огороджування літніх таборів, вигульних майданчиків, копиць сіна, посівів та інших місць, що охороняються від тварин, або небезпечних для них. Огорожа складається з огородження, генератора електричних імпульсів і джерела живлення.

Огородження являє собою стальний дріт, закріплений на ізоляторах, на який імпульсами подається висока напруга від спеціального генератора імпу­льсів. У момент дотику до огорожі відбувається електричний удар, який не загрожує життю і здоров'ю тварин, але є достатнім для вироблення умовного рефлексу "боязні" дотикання до огороджувального дроту. Безпечною для тварин є кількість електрики до 2,5 мА · с.

Генератор імпульсів ИЭ-200 (рис. 1) працює таким чином. Живлення генератора здійснюється або від чотирьох батарей сухих елементів GB напругою 45 В кожна, розміщених у пластмасовому корпусі, або від мережі змінного струму напругою 220 В через штепсельну розетку.

У разі живлення від батареї генератор може працювати в автоматичному та "чекаючому" режимах, а в разі живлення від мережі змінного струму - тільки в автоматичному.

У "чекаючому" режимі генератор подає імпульси напруги лише в момент дотику тварини до дроту огорожі або в разі зниження опору ізоляції дроту огорожі по відношенню до землі до 1…2 МОм.

Для вмикання генератора імпульсів в автоматичному режимі в разі живлення від батареї перемикач SA1 ("живлення") ставиться в положення "Батарея". При цьому через резистори R1 та R2 заряджається конденсатор С3. У разі переведення тумблера SA3 ("Режим") у положення "Авт." починає протікати струм по колу: верхня обкладка конденсатора С3 - резистор R6 -перемикач SA3 резистор R10 - нижня обкладка конденсатора С3. При цьому конденсатор С4 заряджається до напруги, яка дорівнює напрузі падіння на резисторі R10. Коли напруга на конденсаторі С4 досягне напруги запалювання тиратрона VL (65…90 В), останній запалюється і конденсатор, розряджаючись, відкриває тиристор VS. При цьому відбувається імпульсний розряд конденсатора С3 на первинну обмотку трансформатора ТV. Висока напруга вторинної обмотки пробиває розрядник FV і виявляється прикладеною до землі і до дроту огорожі. У момент дотикання до дроту тварина отримує електричний удар.

Розряд конденсатора С3 має коливальний характер, струм зворотного напрямку протікає через діод VD2. Частота імпульсів регулюється резистором R2 ("Частота імпульсів").

У разі переключення тумблера SА2 ("Сила струму") в положення "Більше" паралельно конденсатору С3 підключаються конденсатори С1 і С2, які підсилюють розрядний струм через тиристор VS і відповідно ударний струм через тіло тварини. Резистори R4 та R5 забезпечують постійність частоти імпульсів у разі переключення тумблера SА2 в положення "Більше" за рахунок збереження постійної часу зарядки конденсаторів шляхом зменшення опору в колі зарядки при збільшенні зарядної ємності.

Для роботи в автоматичному режимі з живленням від мережі перемикач SA1 встановлюють у положення "Мережа".

У "чекаючому" режимі в разі живлення від батареї (для економії енергії батареї) зарядка конденсаторів С3, С1 та С2 відбувається так само, як і в автоматичному режимі, а зарядка конденсатора С4 - по-іншому.

У момент установлення тумблера SA3 ("Режим") у положення "ЖД" починає протікати струм по колу: верхня обкладка конденсатора С3 - резистор R8 - вторинна обмотка підвищувального трансформатора TV - опори витоку ізоляції огорожі R11 - "земля" - резистор R9 - резистор R10 - нижня обкладка конденсатора С3. За рахунок високого значення опору витоку ізоляції огорожі R11 струм, що протікає по визначеному колу, недостатній для утворення паді­ння напруги на резисторі R10, а отже, і зарядки конденсатора С4 до напруги запалювання тиратрона VL і відкривання тиристора VS. У момент дотикання тварини до дроту огорожі вона шунтує своїм тілом (опором R12) опір ізоляції огорожі R11, в результаті чого загальний опір кола зменшується, а струм збільшується. Це призводить до збільшення падіння напруги на резисторі R10 і конденсатор С4 заряджається до напруги, достатньої для запалювання тират­рона VL і подальшого відкривання тиристора VS. У результаті цього з'являю­ться періодичні імпульси напруги на дроті огорожі доти, доки тварина не віді­йде від дроту. Іншими словами, у момент дотикання тварини до огородження генератор імпульсів переходить в автоматичний режим роботи.

Те ж саме відбувається і в разі зниження опору ізоляції дроту огорожі по відношенню до землі до 1…2 МОм (це може мати місце у випадку дотикання до дроту огорожі гілок, кущів, трави, а також у дощову погоду).

 

Рис. 1. Принципіальна електрична схема керування генератора імпульсів ИЭ-200.

 

Програма роботи

1. Вивчити технічну характеристику, будову, принцип роботи, та правила експлуатації електричної огорожі.

2. Вивчити електричну схему, освоїти настроювання та регулювання генератора імпульсів.

3. Випробувати роботу генератора імпульсів в автоматичному та «чекаючому» режимах.

4. Визначити для автоматичного режиму мінімальну і максимальну частоту імпульсів у разі встановлення перемикача SA2 ("Сила імпульсу") в положення "Менше" дослідним та розрахунковим шляхом.

5. Визначити величину опору в "чекаючому" режимі, при якому генератор імпульсів переходить в автоматичний режим.

6. Визначити енергію імпульсу.

7. Замалювати за осцилографом форму імпульсів струму та визначити кіль­кість електрики в імпульсі (силу імпульсу).

 

Хід роботи

Висока напруга, яка подається від генератора на електроогорожу, через малу енергію імпульсів, безпечна для тварин і людей, але здатна завдати відчутний удар. Тому слід бути обережними під час роботи з генератором і уникати доторкання до струмоведучого дроту електроогорожі та струмопроводу на кінці високовольтного проводу генератора.

Вмикати генератор імпульсів, настроювати, регулювати і досліджувати можна лише з дозволу керівника занять згідно із заводською інструкцією.

Дослідним шляхом частота імпульсів визначається за допомогою секундоміра при введеному (мінімальна частота) і виведеному (максимальна частота) резисторі R2 в разі встановлення перемикача SA2 ("Сила імпульсу") в положення "Менше".

Розрахунковим шляхом частота імпульсів визначається за формулою:

 

,

 

де R - опір кола заряду конденсатора С3, Ом; С - ємність конденсатора С3, Ф; U_б - напруга батареї, В; U_c1 - напруга на конденсаторі С3 на початку розряду, В; U_с2 - напруга на конденсаторі С3 в кінці розряду, В.

Напруга батареї U_б вимірюється вольтметром, а напруга на конденсаторах U_c1 і U_с2 попередньо протарованим осцилографом. Для тарування останнього використовують напругу батареї або іншого джерела постійного струму. Для визначення величин зовнішнього опору (сумарного значення опорів R11 і R12) при якому генератор переходить з "чекаючого" режиму в автоматичний, генератор імпульсів підключають до послідовного кола опорів і, вимірюючи значення загального опору (шляхом шунтування окремих опорів або зміною опору змінних резисторів), визначають момент переходу генера­тора імпульсів з "чекаючого" в автоматичний режим. Після цього за допомо­гою приладу для вимірювання опорів визначають значення опору, при якому генератор імпульсів переходить з "чекаючого" в автоматичний режим.

Енергія імпульсу (Дж) розраховується за формулою:

 

Результати дослідів та розрахунків записують у табл. 1.

Таблиця 1.

 

Сила імпульсів (кількість електрики в імпульсі) визначається планіметруванням площі, обмеженої кривою імпульсу струму та віссю абсцис часу, і вимірюється в міліамперсекундах або в мілікулонах.

Для зняття кривої імпульсу струму генератор імпульсів навантажується на подільник напруги і сигнал з останнього подається на вхід осцилографа для запису кривої імпульсу струму.

Для визначення масштабу кривої за струмом той же самий подільник підключають до джерела постійного струму і вимірюють протікаючий струм за допомогою магнітоелектричного міліамперметра та осцилографа, виконують тарування останнього.

Результати досліду і розрахунку заносять у табл. 2.

Таблиця 2.

 

 

Після виконання завдання студент повинен знати:

Будову і принцип дії електричної огорожі, правила експлуатації, роботу схеми керування.

Після виконання завдання студент повинен вміти:

Складати схему, задавати режими роботи.

Зміст звіту

1. Мета і програма роботи.

2. Електрична схема генератора імпульсів (рис. 1).

3. Перелік обладнання та вимірювальних приладів.

4. Таблиці дослідних і розрахункових даних (табл. 1, 2).

5. Осцилограма імпульсів струму генератора.

6. Висновки.

Контрольні питання

1. Призначення, конструкція, принцип роботи та правила експлуатації електричної огорожі.

2. Основні режими роботи та регулювання генератора імпульсів.

3. На чому основана робота електричної огорожі в "чекаючому" режимі?

4. За рахунок чого змінюється частота імпульсів генератора в автоматичному режимі?

5. Від чого залежить перехід генератора імпульсів з «чекаючого» в автоматичний режим?

6. Призначення діода VD2 та резисторів R4 і R5 (рис. 1).

7. Робота генератора імпульсів в автоматичному режимі.

8. Методика визначення напруги на розрядному конденсаторі С3 на початку і в кінці розряду.

9. Робота генератора імпульсів у '"чекаючому" режимі.

10. Методика визначення сили імпульсу, що утворюється генератором.