Pytania pomocnicze - ELM.06

Eksploatacja i programowanie urządzeń i systemów mechatronicznych

Pytania pomocnicze rozwijające tematy z pytań egzaminacyjnych. Każde pytanie ma krótką odpowiedź, która pomaga utrwalić wiedzę i przygotować się do egzaminu. Łącznie: 1025.
Strona 5 z 16.

Dlaczego w instalacji sprężonego powietrza powstaje kondensat?

Powietrze atmosferyczne zawiera parę wodną. Podczas sprężania i późniejszego ochładzania część tej pary skrapla się, tworząc wodę w instalacji.

Po co przewody sprężonego powietrza układa się ze spadkiem?

Spadek ułatwia przemieszczanie się kondensatu do punktów odwadniania. Dzięki temu woda nie zalega w przewodach i nie trafia do elementów pneumatycznych.

Ile wynosi typowy spadek przewodu sprężonego powietrza w instalacji bez osuszacza?

Typowy spadek wynosi około 1% w kierunku przepływu powietrza. Odpowiada to około 1 cm różnicy wysokości na każdy 1 m długości przewodu.

Jakie skutki może powodować woda w instalacji pneumatycznej?

Woda może powodować korozję, zacinanie zaworów, uszkodzenia siłowników oraz niestabilną pracę układu. W niskiej temperaturze może również zamarzać.

Gdzie powinny znajdować się punkty spustowe kondensatu?

Punkty spustowe umieszcza się w najniższych miejscach instalacji oraz tam, gdzie kondensat naturalnie się gromadzi. Umożliwiają one okresowe lub automatyczne odprowadzanie wody.

Dlaczego odejścia do odbiorników pneumatycznych wykonuje się często od góry przewodu głównego?

Odejście od góry ogranicza zasysanie kondensatu do przewodu zasilającego odbiornik. Dzięki temu do zaworów i siłowników trafia czystsze, bardziej suche powietrze.

Do czego służy falownik w układzie napędowym?

Falownik służy głównie do regulacji prędkości obrotowej silnika prądu przemiennego. Robi to przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego silnik.

Dlaczego zmiana częstotliwości zasilania wpływa na prędkość silnika indukcyjnego?

Prędkość pola wirującego w silniku zależy od częstotliwości napięcia zasilającego. Im większa częstotliwość, tym większa prędkość synchroniczna, a więc zwykle także większa prędkość wirnika.

Czy falownik reguluje prędkość silnika przez zmianę samego prądu?

Nie. Podstawowym sposobem regulacji jest zmiana częstotliwości napięcia zasilającego. Prąd zmienia się zależnie od obciążenia i warunków pracy, ale nie jest główną wielkością sterującą prędkością.

Czy zmiana częstotliwości napięcia zasilającego służy bezpośrednio do zmiany kierunku obrotów silnika?

Nie. Zmiana częstotliwości wpływa przede wszystkim na prędkość obrotową. Kierunek obrotów silnika trójfazowego zmienia się przez zmianę kolejności faz.

Jaka jest zależność między częstotliwością a prędkością synchroniczną silnika?

Prędkość synchroniczna jest wprost proporcjonalna do częstotliwości zasilania i odwrotnie proporcjonalna do liczby par biegunów silnika. W uproszczeniu: większa częstotliwość oznacza większą prędkość pola wirującego.

Dlaczego w falownikach często zmienia się jednocześnie częstotliwość i napięcie?

Aby zachować odpowiednie warunki pracy silnika i nie dopuścić do przeciążenia magnetycznego, stosuje się zależność U/f. Oznacza to, że przy zmianie częstotliwości odpowiednio dobiera się także wartość napięcia.

Jaką funkcję pełni ciecz robocza w układzie hydraulicznym?

Ciecz robocza przenosi energię hydrauliczną z pompy do odbiorników, np. siłowników. Dodatkowo smaruje elementy, chłodzi układ i chroni przed korozją.

Dlaczego oleje mineralne są najczęściej stosowane w hydraulice?

Oleje mineralne mają dobre właściwości smarne, są łatwo dostępne i zapewniają stabilną pracę większości układów hydraulicznych. Są też korzystne ekonomicznie.

Kiedy stosuje się ciecze niepalne w hydraulice?

Ciecze niepalne stosuje się tam, gdzie istnieje zwiększone ryzyko pożaru, np. przy wysokich temperaturach, w hutnictwie lub w górnictwie.

Jakie cechy powinna mieć dobra ciecz hydrauliczna?

Powinna mieć odpowiednią lepkość, dobre właściwości smarne, odporność na pienienie i utlenianie oraz zgodność z uszczelnieniami układu.

Co może się stać po zastosowaniu niewłaściwej cieczy roboczej?

Może dojść do spadku sprawności układu, przegrzewania, przyspieszonego zużycia pompy, uszkodzenia uszczelnień lub korozji elementów.

Dlaczego sama woda nie jest typową cieczą roboczą w hydraulice siłowej?

Woda ma słabe właściwości smarne i może powodować korozję elementów metalowych. W praktyce stosuje się specjalne ciecze wodne lub wodno-glikolowe, ale tylko w określonych zastosowaniach.

Na czym polega działanie regulatora D?

Regulator D reaguje na szybkość zmian sygnału wejściowego. Jego wyjście jest proporcjonalne do pochodnej sygnału wejściowego.

Jak wygląda odpowiedź regulatora D na sygnał liniowo narastający?

Sygnał liniowo narastający ma stałe nachylenie, więc jego pochodna jest stała. Wyjście regulatora D ma wtedy postać stałej wartości, czyli poziomej linii.

Dlaczego regulator D nie reaguje na sygnał stały?

Sygnał stały nie zmienia się w czasie, więc jego pochodna wynosi zero. W idealnym regulatorze D wyjście również wynosi zero.

Od czego zależy wartość wyjściowa regulatora D przy wymuszeniu rampowym?

Zależy od nachylenia rampy oraz współczynnika różniczkowania Kd. Im szybciej narasta sygnał wejściowy, tym większy sygnał wyjściowy.

Jak odróżnić odpowiedź regulatora D od odpowiedzi regulatora P na rampę?

Regulator P powtarza kształt sygnału wejściowego ze wzmocnieniem, więc dla rampy daje rampę. Regulator D daje dla rampy wartość stałą.

Jaką odpowiedź daje idealny regulator D na skok jednostkowy?

Teoretycznie daje impuls o bardzo dużej wartości w chwili skoku, ponieważ skok oznacza nagłą zmianę sygnału. W praktycznych układach impuls jest ograniczony przez właściwości rzeczywistego regulatora.

Dlaczego człon D stosuje się zwykle w regulatorach PD lub PID, a nie samodzielnie?

Sam człon D reaguje tylko na zmiany sygnału i nie usuwa uchybu statycznego. W połączeniu z członem P lub I poprawia dynamikę i stabilność regulacji.

Czym jest rezystancja wewnętrzna ogniwa?

To opór występujący wewnątrz rzeczywistego źródła napięcia. Powoduje spadek napięcia, gdy z ogniwa pobierany jest prąd.

Dlaczego napięcie na zaciskach ogniwa spada po podłączeniu obciążenia?

Po podłączeniu obciążenia płynie prąd, który wywołuje spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej ogniwa. Dlatego napięcie zaciskowe jest mniejsze od siły elektromotorycznej.

Od czego zależy napięcie wskazywane przez woltomierz podłączony do ogniwa?

Zależy od siły elektromotorycznej ogniwa, rezystancji wewnętrznej oraz prądu pobieranego przez obciążenie. Im większy prąd, tym mniejsze napięcie zaciskowe.

Kiedy woltomierz pokaże wartość najbliższą sile elektromotorycznej ogniwa?

Gdy przez ogniwo płynie bardzo mały prąd lub nie płynie prawie wcale. Dzieje się tak przy pomiarze bez obciążenia albo przy bardzo dużej rezystancji obciążenia.

Jak rezystancja obciążenia wpływa na napięcie zaciskowe ogniwa?

Większa rezystancja obciążenia powoduje mniejszy prąd, a więc mniejszy spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej. Wtedy napięcie zaciskowe jest większe.

Dlaczego woltomierz powinien mieć dużą rezystancję wewnętrzną?

Duża rezystancja woltomierza sprawia, że pobiera on bardzo mały prąd z badanego obwodu. Dzięki temu mniej zaburza mierzony układ i wskazuje napięcie bliższe rzeczywistemu.

Dlaczego amperomierz podłącza się szeregowo z odbiornikiem?

Amperomierz musi mierzyć prąd płynący przez dany element, dlatego ten sam prąd musi przepływać również przez miernik. Zapewnia to połączenie szeregowe.

Co się stanie, gdy amperomierz będzie miał dużą rezystancję wewnętrzną?

Duża rezystancja amperomierza zwiększy rezystancję całego obwodu i zmniejszy płynący prąd. Wynik pomiaru będzie zafałszowany.

Jaka jest rezystancja idealnego amperomierza?

Idealny amperomierz ma rezystancję wewnętrzną równą 0 Ω. Dzięki temu nie wpływa na wartość mierzonego prądu.

Czym różni się sposób podłączenia amperomierza i woltomierza?

Amperomierz podłącza się szeregowo i powinien mieć małą rezystancję. Woltomierz podłącza się równolegle i powinien mieć bardzo dużą rezystancję.

Dlaczego nie wolno podłączać amperomierza bezpośrednio do źródła napięcia?

Ponieważ amperomierz ma bardzo małą rezystancję, takie połączenie może spowodować zwarcie. Grozi to uszkodzeniem miernika, przewodów lub źródła zasilania.

Jak dobrać zakres amperomierza przed pomiarem prądu?

Najbezpieczniej rozpocząć od największego dostępnego zakresu, a następnie zmniejszać go dla dokładniejszego odczytu. Chroni to miernik przed przeciążeniem.

Jak obliczyć 5% tolerancji dla ciśnienia 0,6 MPa?

Należy pomnożyć 0,6 MPa przez 0,05. Wynik to 0,03 MPa, czyli wartość dopuszczalnego odchylenia w górę i w dół.

Jaki jest dopuszczalny zakres ciśnienia dla wartości 0,6 MPa ± 5%?

Zakres wynosi od 0,57 MPa do 0,63 MPa. Oblicza się go przez odjęcie i dodanie 0,03 MPa do wartości nominalnej 0,6 MPa.

Jak przeliczyć MPa na kPa?

Należy pomnożyć wartość w MPa przez 1000. Przykładowo 0,6 MPa to 600 kPa.

Jak przeliczyć kPa na Pa?

Należy pomnożyć wartość w kPa przez 1000. Przykładowo 630 kPa to 630 000 Pa.

Dlaczego 650 kPa nie mieści się w zakresie 0,6 MPa ± 5%?

650 kPa to 0,65 MPa, a górna dopuszczalna granica wynosi 0,63 MPa. Pomiar przekracza więc zakres tolerancji.

Dlaczego przed porównaniem pomiarów trzeba ujednolicić jednostki?

Różne jednostki mogą opisywać tę samą wartość ciśnienia. Porównywanie bez przeliczenia może prowadzić do błędnej oceny, czy parametr mieści się w zakresie.

Na czym polega próba szczelności układu pneumatycznego?

Układ napełnia się sprężonym powietrzem do określonego ciśnienia, odcina dopływ powietrza i obserwuje zmianę ciśnienia w ustalonym czasie. Spadek ciśnienia świadczy o nieszczelności.

Dlaczego spadek ciśnienia jest dobrym wskaźnikiem nieszczelności?

Jeżeli układ jest zamknięty i szczelny, ciśnienie powinno utrzymywać się na stałym poziomie. Ubytek powietrza przez nieszczelności powoduje obniżenie ciśnienia.

Dlaczego nie ocenia się szczelności układu pneumatycznego na podstawie prędkości siłownika?

Prędkość siłownika zależy nie tylko od szczelności, ale też od przepływu, obciążenia, nastaw zaworów dławiących i ciśnienia roboczego. Nie jest więc jednoznacznym wskaźnikiem nieszczelności.

Jakie elementy układu pneumatycznego najczęściej powodują nieszczelności?

Najczęściej są to połączenia przewodów, szybkozłączki, uszczelnienia siłowników, zawory oraz uszkodzone przewody pneumatyczne.

Czym różni się pomiar spadku ciśnienia od pomiaru ilości powietrza potrzebnego do utrzymania ciśnienia?

Pomiar spadku ciśnienia wykonuje się zwykle po odcięciu zasilania i obserwuje ubytek ciśnienia w czasie. Pomiar ilości powietrza potrzebnego do utrzymania ciśnienia określa raczej zużycie lub straty powietrza podczas pracy układu.

Jakie skutki może powodować nieszczelność w instalacji pneumatycznej?

Nieszczelność zwiększa zużycie energii przez sprężarkę, obniża sprawność układu, może powodować spadki ciśnienia oraz niestabilną pracę siłowników i zaworów.

Dlaczego pobór prądu przez silnik rośnie wraz ze wzrostem obciążenia?

Większe obciążenie wymaga większego momentu na wale silnika. Aby go wytworzyć, silnik pobiera większy prąd z sieci.

Jak rozpoznać przeciążenie silnika na podstawie pomiaru prądu?

Jeżeli zmierzony prąd jest większy od prądu znamionowego podanego na tabliczce znamionowej, silnik może być przeciążony. Należy też sprawdzić czas trwania przeciążenia i warunki pracy.

Jakim przyrządem najczęściej mierzy się prąd silnika w praktyce?

Najczęściej stosuje się amperomierz cęgowy, ponieważ pozwala zmierzyć prąd bez rozłączania przewodu zasilającego.

Czy pomiar prądu pozwala bezpośrednio ustalić prędkość obrotową silnika?

Nie. Do pomiaru prędkości obrotowej stosuje się np. tachometr, enkoder lub prądnicę tachometryczną.

Co może oznaczać zbyt duży prąd pobierany przez silnik?

Może oznaczać przeciążenie mechaniczne, uszkodzenie łożysk, zablokowanie maszyny, niewłaściwe napięcie zasilania lub uszkodzenie uzwojeń.

Dlaczego w silniku trójfazowym warto mierzyć prąd w każdej fazie?

Pomiar w każdej fazie pozwala wykryć asymetrię obciążenia lub zasilania. Znaczne różnice prądów mogą świadczyć o usterce.

Jaka jest różnica między prądem znamionowym a prądem roboczym silnika?

Prąd znamionowy to wartość podana przez producenta dla normalnej pracy przy znamionowym obciążeniu. Prąd roboczy to aktualnie mierzony prąd podczas pracy silnika.

Dlaczego do pomiaru rezystancji izolacji nie stosuje się zwykłego multimetru?

Multimetr mierzy rezystancję niskim napięciem pomiarowym, które może nie ujawnić uszkodzeń izolacji. Induktor pomiarowy używa wyższego napięcia probierczego, np. 500 V lub 1000 V DC.

Co oznacza mała rezystancja izolacji w urządzeniu mechatronicznym?

Może świadczyć o uszkodzeniu, zawilgoceniu, zabrudzeniu lub starzeniu izolacji. Taki stan zwiększa ryzyko zwarcia, upływu prądu i porażenia elektrycznego.

W jakich jednostkach podaje się wynik pomiaru rezystancji izolacji?

Wynik najczęściej podaje się w megaomach, czyli MΩ. Dobra izolacja powinna mieć bardzo dużą rezystancję.

Jak należy przygotować urządzenie do pomiaru rezystancji izolacji?

Urządzenie należy odłączyć od zasilania i sprawdzić brak napięcia. Trzeba też zabezpieczyć lub odłączyć elementy elektroniczne wrażliwe na wysokie napięcie pomiarowe.

Czym różni się induktor pomiarowy od omomierza?

Omomierz mierzy zwykłą rezystancję małym napięciem. Induktor pomiarowy służy do badania izolacji i wytwarza wyższe napięcie probiercze.

Dlaczego pomiar rezystancji izolacji jest ważny w eksploatacji maszyn?

Pozwala wykryć pogorszenie stanu izolacji zanim dojdzie do awarii lub zagrożenia dla obsługi. Jest elementem diagnostyki i kontroli bezpieczeństwa urządzeń elektrycznych.