Enes Hasanić- pitanja i odg (prva parcijala)

7/22/2019 Enes Hasani- pitanja i odg (prva parcijala)

1/56

1/1

OSNOVE MEHATRONIKEPitanja za I parcijalni ispit

R.br. Pitanje Odgovor

1. Izvorna definicije mehatronike OMT_predavanje2_2012_definicije mehatronike2. Aktuelna definicija mehatronike3. ta su osnove mehatronike?4. Primjeri isto mehanikih sistema OMT_predavanje3_2012_istorijski razvoj mehatronike5. Primjeri elektromehanikih sistema6. ta je omoguilo razvoj mehatronike?7. Primjeri mehatronikih sistema8. Primjeri mehatronikih sistema u elektroenergetici9. Mobilni roboti OMT_predavanje4_2012_primjeri mehatronickih

sistema10. Biomehatronika ruka11. Digitalni satovi kao primjer mehatronikih ureaja12. Pegla kao primjer mehatronikog aparata13. Bar kod kao primjer mehatronikog sistema14. CNC alatne maine15. Meharoniki sistem za opsluivanje motora automobila16. Sistemi upravljanja avionom17. Sistem upravljanja fly-by-wire18. Monitoring sistem energetskog transformatora OMT_predavanje6_2012_mehatronika u EE

I_energetski transformatori19. Energetski transformatori sa regulacijom pod

optereenjem kao mehatroniki sistem

20. Nedozvoljena stanja transformatori sa regulacijom podoptereenjem i nain rjeavanja problema21. Princip rada regulacionih transformatora tipa tap changer22. Detekcija gasova u transformatorskom ulju23. Tri osnovna tipa kvara unutar energetskih transformatora24. Koncept kontinuiranog nadgledanja osloboenih gasova25. Inteligentno sklapanje - pojam OMT_predavanje7_2012_mehatronika u EE

II_inteligentno sklapanje26. Glavna primjena inteligentnog sklapanja27. Nazivna vremena prekidaa pri isklopu i uklopu28. Inteligentni isklop29. Inteligentni uklop30. Mehanike karakteristike prekidaa kod inteligentnog

sklapanja31. Ponovno paljenje i ponovni proboj32. Strategija inteligentnog isklopa kod prekidanja malih

kapacitivnih struja33. Strategija inteligentnog uklopa kod uklapanja

kondenzatorskih baterija34. Aspekti pouzdanosti primjene inteligentnog sklapanja35. Ekonomski aspekti primjene inteligentnog sklapanja36. Motorni pogon VN prekidaa OMT_predavanje8_2012_mehatronika u EE III

dio_motorni pogonski mehanizam VN prekidaca37. Objasniti uloge servo motora, konvertora i kontrolera

konvertora kod motornog pogona VN prekidaa

38. Objasniti uloge kondenzatora, punjaa i U/I jedinicekod motornog pogona VN prekidaa

39. Inteligentni visokonaponski prekida sa motornimpogonom


2/56

1

OSNOVE MEHATRONIKEifra predmeta: ETF EEI OMT 2460

pitanja i odgovori za I parcijalni ispit 2012.

Vanr.prof.dr Mirsad Kapetanovi

. . , . .

Elektrotehniki fakultet Univerziteta u Sarajevu

1. pitanje

Izvorna definicija mehatronike

odgovor:

OMT_predavanje2_2012_definicije mehatronike


2


3/56

2

Izvorna definicije mehatronike

Prva, izvorna definicija pojma mehatronikaformulisana je i objavljena 1969 godine u Japanu(Yasakawa Electric Company):

Rije mehatronika sastavljena je iz dva dijela mehaiz rijei mehanizam i tronika iz rijei elektronika. mehanizam

Drugim rijeima, tehnologije i novi proizvodiinkorporirae elektroniku sve vie i vie unutarmehanizama, organski i nerazdvojno, tako danee biti mogue rei gdje jedno zavrava, a gdjedrugo poinje.

mehatronika = mehanizam + elektronika

MEHATRONIKA


3

mehatronics = mechanism + electronics

U poetku se pojam mehatronike odnosio samo namehanike sisteme i elektrine, odnosnoelektronske komponente. Raunarstvo iinformatika nisu bili obuhvaeni.

elektronika

2. pitanje

Aktuelna definicija mehatronike

odgovor:



4


4/56

3

Aktuelna definicija mehatronike

Mehatronika (mechatronics)jesinergetska kombinacija mehanike,elektrotehnike i elektronike,raunarstva i informatike sa ciljemstvaranja proizvoda i sistema sana laenom inte raciom o edinihkomponenti.

Sinergija gr. (syn s, sa + ergon djelo) suradnja nekoliko organa uizvedbi neke radnje

Integracija lat. (integer netaknut; sav,itav) spajanje nekih dijelova ucjelinu

MEHATRONIKA

elektro-mehanika

elektro-tehnika ielektronika

softver

mehanika

softver


5

Kao to se vidi iz gornje definicije,mehatronika zahvata veoma irokuinterdisciplinarnu oblast koja sepostepeno izdvaja u zasebnunaunu disciplinu.

raunarstvo iinformatika

3. pitanje

ta su osnove mehatronike?

odgovor:



6


5/56

4

ta su osnove mehatronike?

Za oblast mehatronike je reeno da ne predstavlja jednostavan zbir raznih oblasti tehnike, ve njihovpresjek u procesu projektovanja sistema i konstrukcije ureaja.

Meutim, ako bi takav stav bio automatski primjenjen i na ono to obuhvata pojam osnove mehatronike,moe se slobodno kazati da bi to bilo sasvim pogreno! Kako mehatronika predstavljainterdisciplinarnu oblast, njene osnove nisu nita drugo nego zbir osnova svih tih raznih oblasti. Prematome, osnove mehatronikejesu zbir osnova pojedinih oblasti tehnike:

, Osnove elektronike, Osnove automatike, Osnove informatike, Osnove elektrotehnike (PG), Osnove raunarstva (PG), Osnove automatskog upravljanja (EE, TK), Osnove elektroenergetskih sistema (EE, TK),

Tek na kraju, sinergetska integracija znanja iz svih pojedinih oblasti ili podruja upotpunjava pojamosnova mehatronike.

snove aza po a a a , , , , Osnove telekomunikacija (AE, EE, RI), Osnove optoelektronike (AE, TK), Osnove informacionih sistema (RI), Osnove operacionih istraivanja (RI) Osnove raunarskih mrea (RI) Osnovi signalizacionih protokola (TK) itd...


7

,

kroz dosadanje kolovanje, predstavljaju dobar temelj i mogu se smatrati dijelom sadraja predmetapod nazivom osnove mehatronike. Odatle treba poeti i nastaviti proirivanje znanja i uenje osnova izoblasti koje nisu bile nikako ili su bile nedovoljno zastupljene u prethodnom obrazovanju.

Kako je nivo osnovnog znanja iz pojedinih oblasti prirodno vrlo razliit od fakulteta do fakulteta (mainskogi elektrotehnikog, naprimjer), sadraj predmeta osnove mehatronike mora se tome prilagoavati.

U istom smislu i nivo osnovnog znanja iz pojedinih oblasti moe biti vrlo razliit od odsjeka do odsjeka naistom fakultetu (Odsjek za elektroenergetiku i Odsjek za automatiku i elektroniku na ETF-u u Sarajevu,naprimjer).

4. pitanje

Primjeri isto mehanikih sistema

odgovor:

OMT_predavanje3_2012_istorijski razvoj mehatronike


8


6/56

5



7/56

6



8/56

7


RekonstrukcijaAntikytheramehanizma


1313

Antikythera mehanizam(najstariji poznati mehaniki,

astronomski kalkulator)



9/56

8

5. pitanje

Primjeri elektromehanikih sistema

odgovor:



15

Primjeri elektromehanikih sistema

DC motori

el. pojaala(hidraulika ipneumatska)

releji

tranzistori

1900-1920 1920-1955

uvoenjeelektrinihpogona

uvoenjeautomatskogupravljanja

alatne maine

pumpe

automatski piloti

parne turbine

AC motori tiristori

Automatska ve mainaiz 1909. godine


1616

radarske antene

nianske sprave

elektrina pisaamaina


10/56

9

6. pitanje

ta je omoguilo razvoj mehatronike?

odgovor:

slajd 22(bez nabrajanja primjera mehatronikih sistema)



17

moderni automobili

elektronsko paljenje

ABS sistem

kontrola brzine

kontrola ubrzanja

mehatronika

Primjeri mehatronikih sistema

runi elektronski aparati

digitalni satovi

digitalni foto aparati

digitalne video kamere

depni raunari

inte raci auvoen e

kontrola rastojanja

vazduni jastuci

daljinsko bravljenje vrata

klima

GPS

...

automatske maine za proizvodnju

NC glodalice

integralna kola

digitalni raunari

mikroprocesori real-time softver

servomotori

mikrokontroleri

novi senzori iaktuatori

integracijakomponenti

1955-1975 >1975

mobiteli

MP3 plejeri

video igre

...

kuni aparati

ve maine

maine za sue

friideri


18

mikrokontrolera

i procesa

kompjuterskog

upravljanja

numeriki obradni centri

...

kancelarijska oprema

kopir aparati

fax aparati

skeneri

...

tosteri

pegle

kune vage

...


11/56

10

7. pitanje


odgovor:

slajdovi 22, 23, 24(dovoljno navesti boldirane grupe)



19

moderni automobili

elektronsko paljenje

ABS sistem

kontrola brzine

kontrola ubrzanja

mehatronika


runi elektronski aparati

digitalni satovi

digitalni foto aparati

digitalne video kamere

depni raunari

inte raci auvoen e

kontrola rastojanja

vazduni jastuci

daljinsko bravljenje vrata

klima

GPS

...

automatske maine za proizvodnju

NC glodalice

integralna kola

digitalni raunari


servomotori

mikrokontroleri



1955-1975 >1975

mobiteli

MP3 plejeri

video igre

...

kuni aparati

ve maine

maine za sue

friideri


20

mikrokontrolera

i procesa

kompjuterskog

upravljanja

numeriki obradni centri

...

kancelarijska oprema

kopir aparati

fax aparati

skeneri

...

tosteri

pegle

kune vage

...


12/56

11

mehatronika


roboti mobilni roboti

autonomna vozila

medicinski roboti

industrijski roboti

transportni ureaji liftovi

pokretne stepenice

transportne trake

...

inte raci auvoen e

integralna kola

digitalni raunari

mikroprocesori

real-time softver

servomotori

mikrokontroleri



1955-1975 >1975

roboti za varenje

multirobot sistemi

...

avioni

kontrola letenja

automatski piloti

upravljanje iz pilotskekabine

odravanje pritiska u

velike maine

traktori

kombajni

rudarske maine(povrinski kop, iskopavanjau rudarskim oknima)

kranovi

rukovanje teretom

...


21

mikrokontrolerai procesa

kompjuterskogupravljanja

avionu

stajni trap

bezpilotne letilice

aerosnimanje

...

kuni sistemi

grijanje i hlaenje

otvaranje garanih vrata

protuprovalni sistemi

protupoarni sistemi

video nadzor

...

mehatronika


medicinska oprema

ultrazvune sonde

magnetnarezonanca

artroskopijazglobova

podmornice

podvodne inspekcije

podvodno bioloko iarheoloko istraivanje

podvodna fotografija

dal inski u ravlane

inte raci auvoen e

integralna kola

digitalni raunari


servomotori

mikrokontroleri



1955-1975 >1975

...

kompjuterska oprema

laserski printeri

hard disk drajv

CD/DVD drive

...

razni automati

bankomati

podmornice

podvodno rudarstvo

...

ostalo

bar kod

termovizija

virtualna stvarnost

prototipovi za


22

mikrokontrolera

i procesa

kompjuterskog

upravljanja

automat za s ane

automati za kafu

kontrola prtljaga

naplatne rampe

...

semafori

...


13/56

12

8. pitanje

Primjeri mehatronikih sistema u elektroenergetici

odgovor:

slajd 25(nabrojati mehatronike sisteme na VN aparatima i

postrojenjima )OMT_predavanje3_2012_istorijski razvoj mehatronike


23

Elektroenergetika energetski transformatori

regulacija napona pod optereenjem (tapchangers)

monitoring stanja energetskih transformatora

rotiv oarni sistemi

mehatronika


protiveksplozivni sistemi

nekonvencionalni mjerni transformatori

naponski mjerni transformatori

strujni mjerni transformatori visokonaponski prekidai

inteligentno sklapanje

motorni pogoni

monitoring stanja VN prekidaainte raci auvoen e

integralna kola

digitalni raunari


servomotori

mikrokontroleri



1955-1975 >1975


24

sintetska ispitivanja

mjeranja u okolini strujne nule

enkoderi

MOP Metalom Oklopljena Postrojenja

monitoring stanja MOP-ova

mjerenja parcijalnih pranjenja

integrirana zatita EES

...

mikrokontrolera

i procesa

kompjuterskog

upravljanja


14/56

13

9. pitanje

odgovor:

OMT_predavanje4_2012_primjeri mehatronickih sistema


25

Mobilni roboti

Openito pojam mobilni roboti podrazumjevarobote koji se kreu kroz prostor.

Mobilni roboti predstavljaju mehatronike sistemekoji dobivaju signale (ulaze) iz okolne sredinepreko senzora i djeluju na nju pomou pogona(aktuatora). Odlikuju se sljedeim svojstvima:

ograniena mobilnost na zemlji, pod vodom,u zraku ili u svemiru

izvjesna autonomnost (ograniena ljudskominterakcijom)

odreeni stepen inteligencije (opaanje ireagovanje na okruenje)

esto se kao sinonim koristi termin autonomno


26

.

Veza izmeu opaanja i djelovanja moe bitiostvarena jednostavnom obradom signala ilipak moe ukljuivati sloene postupkeodluivanja, interpretaciju cilja i druge aspekterasuivanja.


15/56

14

10. pitanje

Biomehatronika ruka

odgovor:

slajd 6(treba nacrtati i blok dijagram sa legendom)



27

Biomehatronika ruka (Cyberhand Biomehatronic Hand)

Ljudska ruka je jedan od najkompleksnijih organa koji je ustanju da obavlja i delikatne, precizne radnje, ali i dasnano uhvati, dri i pomjera teke predmete raznihoblika.

Nedostatak ake je veliki hendikep za ovjeka i zbog togae veoma izraena otrebada serazviu to bol eproteze koje e obavljati to vie raznovrsnih radnji,kao i zdrava aka.

Pored toga postavlja se vrlo delikatan zadatak da akaregistruje informacije koje prikupljaju senzori ugraeni

u biomehatroniku ruku i da ih prenese korisniku takoda dopru do njegove svijesti. ta vie, mogue jeostvariti interfejs sa nervnim sistemom sa ciljem da seprepoznaju i izdvoje korisnikove intencije i takopostigne upravljanje akom na prirodan nain sa svimosjetilima kao da se radi o dijelu tijela korisnika.


28

Legenda:

1. biomehatronika ruka

2. senzori dodira

3. i 4. nervni interfejsi

5. implantirani ureaj koji simulira nervni sistem

6. izlazni link

7. ulazni link


16/56

15

11. pitanje

odgovor:



29

Digitalni runi satovi

Digitalni runi satovi (digital wrist watch)predstavljaju tipian primjer mehatronikogureaja koji se davno poeo masovnoproizvoditi i koristiti.

Mnogo su jeftiniji i neuporedivo taniji od istomehanikih satova, koji su masovnopotisnuti sa trita. Danas su popularnisamo ao rar e me u o e c onarma.

Digitalni satovi praktino nemaju pokretnihdijelova. Koriste piezoelektrini efekat utankom kristalu kvarca (zbog ega se estonazivaju kvarcni satovi) koji se koristi kaorezonator sa visoko stabilnom frekvencijom

oscilovanja. Opremljeni su malimintegriranim raunarom (mikroprocesorom)koji ima zadatak da broji oscilacije i prevodiih u elektrinu formu koju koristi displej.

esto im se dodaje mehanizam preko kojeg sepokreu mehanike kazaljke sa ciljem da sepostigne tradicionalni, analogni nain


30

prikazivanja vremena, koji jo uvijekpreferira veina korisnika.

Neki digitalni satovi imaju mogunostsinhronizacije sa vanjskim radio ili GPSvremenskim signalom koji se moduliradirektno iz atomskog sata.

Ovi satovi vei dio vremena rade slobodno, asamo se povremeno (obino jednomdnevno) sinhronizuju.


17/56

16

Radio upravljani i GPS digitalni satovi

Radio upravljani digitalni satje sinhronizovanputem radio signala sa moduliranim standardnimvremenskim kodom iz atomskog sata.

Sastoji se od antene preko koje prima radio signal,ulaznog kruga sa demodulatorom i A/Dpre vara em on ro era o uprav a z azn mkrugom koji moe biti LCD ili step motor.

Mnogi savremeni radio satovi koriste GPS zapostizanje tanijeg pokazivanja vremena negoto se moe postii zemaljskim radio signalima.

a

(ns/dan)


31

Danas tanost atomskog sataiznosi:

1 sekunda u200.000.000 godina

Tanostatomskihsato

12. pitanje

odgovor:



32


18/56

17

Pegla

Pegla dizajnirana kao mehatroniki aparat moe imatiodreene funkcije o kojima kod klasinih pegli nismo mogli nirazmiljati.

Naprimjer, pegla na slici ima tri naina automatskogiskljuenja:

1. Kada je glaalo pegle okrenuto prema dole i ako se peglane pokrene 1 minut,

a

(ns/dan)

2. Kada je pegla prevrnuta na stranu i ako se ne pokrene 1minut,

3. Kada je pegla u normalnom, vertikalnom poloaju i nepokrene se 10 minuta.

Ove funkcije se ostvaruju uz pomo odgovarajuih senzorapoloaja i kretanja koje prati integrirani mikrokontroler satajmerom, te u ma kom od gore pomenutih sluajeva, dajenalog prekidau (aktuatoru) da iskljui napajanje.

Ponovno ukljuenje pegle, ukoliko elimo nastaviti peglanje,ostvaruje se jednostavnim pomjeranjem pegle u ma kompravcu.


33

Tanostatomskihsato

13. pitanje

odgovor:



34


19/56

18

Bar kod

Bar kod predstavlja jedan mehatroniki sistem kojiobuhvata: sistem kodiranja podataka koji e biti

optiki itani, tehnologije tampanja simbola (printere

bar koda), skenere i dekodere koi te simbole i tau i

a

(ns/dan)

konvertiraju u digitalne podatke razumljiveraunaru (itae bar koda)

verifikatore koji provjeravaju valjanostodtampanih bar kod simbola.

Moe se kazati da je bar kod ustvari broj pretvoren uniz linija i praznina koje skener opet pretvara ubroj, a on je klju za pristup bazi gdje supohranjeni podaci o proizvodu, usluzi, lokaciji islino.

Cilj mu je unaprijediti rukovanje lancem nabavke iposlovnim procesima tako da omoguava: svakodnevne inventure,


35

Tanostatomskihsato

kontrolu zaliha, utvrivanje poreznih obaveza itd.U standardnoj varijanti linearni bar kod je sastavljen

od numerikih znakova podijeljenih u 4 skupine.Mogu se kodirati samo cifre od 0 do 9, te dodatnistart/stop i kontrolni znakovi.

Bar kod simbol moe imati i interpretacijsku linijuna kojoj e biti otisnut i niz znakova koje simbolpredstavlja. Tako je omogueno da i ljudi moguproitati isti sadraj kao i bar kod ita.

14. pitanje

odgovor:



36


20/56

19

CNC alatne maine

CNC je skraenica od engleskog terminaComputer Numerical Control, koja seodnosi na kontrolere koji upravljaju radomalatnih maina koje slue uglavnom za obradumetala.

Osnovna funkcija CNC kontrolera je automatsko,

reznih alata na alatnim mainama.Pojava CNC alatnih maina radikalno je

promijenila industrijsku proizvodnju: krivolinijsko rezanje postalo je lako kao i

pravolinijsko sloene trodimenzionalne forme postaju

relativno jednostavne za proizvodnju interakcija ovjeka i alatne maine

dramatino je reducirana ostvaren je znaajan napredak u smislu


37

onz stentnost va teta pro zvo a drastino je smanjen broj greaka i kart,

a time i vrijeme potrebno za njihovootklanjanje

postignuta je izvanredna fleksibilnost uprocesu proizvodnje

bitno je smanjeno vrijeme potrebno zapromjenu proizvodnje u proizvodnompogonu

15. pitanje

Mehatroniki sistem za opsluivanje motora automobila

odgovor:

slajd 20(treba nacrtati ematski prikaz, bez slika )



38


21/56

20

Meharoniki sistem za opsluivanje motora

Savremeni automobili su opremljeni meharonikim sistemima za opsluivanje motora (EMS engine management system)koji su odgovorni za elektronsko paljenje (spark timing), pripremu smjese zraka i goriva (air-fuel mixture) i injektiranjegoriva (fuel inection) u cilindre motora. Mikroprocesor (na osnovu podataka koje dobiva iz brojnih senzora) odreujetrenutak al en a, doziran e oriva u sm esi i vri eme in ektiran a.


39

Elektronski injektor goriva direktno injektira atomiziro gorivo u kompresioni prostor preko sprej mlaznica pod visokim pritiskom,dok karburator koristi podpritisak stvoren tokom usisavanja i strujanja zraka kroz venturijevu cijev. Zbog toga seinjektiranjem postie i bolje sagorjevanje i manja potronja goriva.

Koliinu injektiranog goriva mikroprocesor regulie promjenom vremena u kojem je namotaj elektroventila pod naponom, aodreuje ga na bazi ulaznih informacija o temperaturi motora i poloaju gasa, te na bazi masenog protoka zraka koji mjeriposeban senzor. Trenutak injektiranja u svakom cilindru takodje odreuje mikroprocesor na bazi podataka o poloajuradilice i broju obrtaja koje dobiva iz odgovarajuih senzora.

U klasinim benzinskim motorima koristio se karburator koji je obavljao nekoliko funkcija zajedno, zbog ega se nije mogaopostii optimum po svim parametrima.

16. pitanje

Sistemi upravljanja avionom

odgovor:

slajd 27(bez slike )



40


22/56

21

Sistemi upravljanja avionom

Sistem upravljanja letom aviona ine: eleroni - upravljaki (pokretni) dijelovi povrine krila (A),

horizontalnog stabilizatora (C) i vertikalnog stabilizatora (D) pilotska, upravljaka palica (B) i prenosni sistem (skicirano plavim i crvenim linijama)isto mehanikii sistemi su se koristili na prvim avionima i

danas se koriste na manjim letilicama.

Na veim i brim avionima eleroni postaju preveliki, sile potrebne za njihovo pokretanje rastu, pa mehanizmi postajukompleksniji. Da bi se sistem pojednostavio uvode se servo ureaji.

Na jo veim avionima mora se koristiti hidro-mehaniki sistem upravljanja avionom. Ovaj sistem ine dva podsistema:mehaniki i hidrauliki. Mehaniki dio povezuje upravljaku palicu sa hidraulikim dijelom. Hidrauliki dio se sastoji odpumpi, cijevi, ventila i aktuatora. Aktuatorima se upravlja preko servo ventila, a zadatak im je da pretvaraju hidraulikipritisak koji generiu pumpe u pomjeranje elerona.

isto mehaniko upravljanje obezbjeuje dase aerodinamike sile prenose prekomehanizma na upravljaku palicu, takoda ih pilot osjeti. Na taj nain pilot imaosjeaj brzine, to doprinosi sigurnosti


41

. -

mehanikih sistema. Aerodinamike sileosjete samo aktuatori. Zbog toga se umehaniki dio upravljakog sistemadodaju ureaji koji simuliraju osjeajpoveanja otpora sa porastom brzine.Tako se postie da pilot ima isti osjeajkao da upravlja avion sa istomehanikim sistemom.

17. pitanje

- -

odgovor:



42


23/56

22

Upotrebom integriranih raunara i elektrinih veza bitno se moe smanjiti teina, smanjiti lomljivost i poveati sigurnostsistema upravljanja avionima. Posebno se to odnosi na velike avione. Ovakav mehatroniki sistem je razvijen iprimjenjen na najveem putnikom avionu na svijetu: Airbas A380. Poznat je pod nazivom fly-by-wire sistem. Ovimsistemom se u sutini zamjenjuje direktno upravljanje elektrinim. Aktuatori i dalje ostaju hidrauliki.

Sistem postaje inteligentan i moe sprijeiti pilota da smanji brzinu ispod minimalno dozvoljene ili da preoptereti konstrukcijuaviona. Digitalna tehnika omoguava da kontroler u svakom trenutku primi informaciju sa bilo kojeg senzora na avionu,to omoguava mnogo stabilniji let aviona. Autopilot jednostavno postaje dio kontrolera. Mnogo je jednostavniji zaodravanje.

Sistem upravljanja fly-by-wire

- - .gubi kontrolu nad avionom. Zbog toga se sistem redovno oprema i dodatnim (rezervnim) raunarom, ali i paralelnimmehaniko-hidraulikim sistemom (koji sada moe biti mnogo jednostavniji, laki i sa ogranienim mogunostima,obzirom da slui samo u vanrednim situacijama.


43

Airbas A380 najvei putniki avion na svijetu

18. pitanje

Monitoring sistem energetskog transformatora

odgovor:

slajd 4

(nacrtati ematski prikaz kao na slajdu)OMT_predavanje6_2012_mehatronika u EE I_energetskitransformatori


44


24/56

23

temperatura okoline

parcijalna pranjenja

Buchholz (akumulacija gasova)

Monitoring sistem energetskog transformatora

strujno optereenje

ispravnost ventilatora

ispravnost uljne pumpe

temperatura ulja - gore

detekcija poara


45

detekcija gasova

regulacija napona pod optereenjem (tap changer)

temperatura ulja - dole

sadraj vlage u ulju

19. pitanje

Energetski transformatori sa regulacijom pod optereenjemkao mehatroniki sistem

odgovor:

slajdovi 5 i 6(treba nacrtati i ematski prikaz sistema )

OMT_predavanje6_2012_mehatronika u EE I_energetskitransformatori


46


25/56


26/56

25

20. pitanje

Nedozvoljena stanja transformatori sa regulacijom podoptereenjem i nain rjeavanja problema

odgovor:

slajdovi 7 i 8(treba nacrtati i ematske prikaze)



49

Nedozvoljena stanja


50

a) poetna pozicijab) struja prekinuta ne smije se desiti! prekid napajanja nije prihvatljiv za energetske transformatorec) jedan ili vie navoja kratko spojeni ne smije se desiti! javlja se prevelika struja u kratko spojenim navojimad) krajnja pozicija

a) b) c) d)


27/56


28/56


29/56


30/56

29

23. pitanje

Tri osnovna tipa kvara unutar energetskih transformatora

odgovor:



57

Tipovi kvarova

Razlikujemo tri osnovna tipa kvara unutar energetskih transformatora:

Termiki: Zbog pregrijavanje provodnika, jezgra, zidova posude ili izolacionogsistema dolazi do pojave vrelih mjesta koja su u kontaktu sa uljem. Temperaturatakvih mjesta normalno moe dostii nekoliko stotina oC. Na temperaturi od oko 500oC poinje se javljati etilen (C2H4), a kada pree 700 oC stvara se acetilen (C2H2).

Ako se tu nalazi i celuloza, onda se dodatno oslobaaju i ugljenmonoksid (CO) iugljendioksid (CO2).

Parcijalna pranjenja: Kao posljedica parcijalnih pranjenja javljaju se gasnimjehurii. Pranjenja manjeg intenziteta stvaraju vodonik (H2) i manju koliinu

acetilena (C2H2) . Luno pranjenje: Ubrzo nakon pojave lunog pranjenja redovno dolazi do pojave

kratkih spojeva sa velikim vrijednostima struje i jako visokim temperaturama od viehiljada oC. Velike koliine acetilena (C2H2) i vodonika (H2) poinju se oslobaati vena temperaturiiznad 1000 oC. U prisustvu celuloze, oslobaaju se i velike koliine


ugljenmonoksida (CO) i ugljendioksida (CO2).


31/56

30

24. pitanje

Koncept kontinuiranog nadgledanja osloboenih gasova

odgovor:



59

H2C2

V+ _MEMBRANA

Koncept kontinuiranog nadgledanja osloboenih gasova

CO, H2

H2CO

Koncept kontinuiranog nadgledanjaosloboenih asova u


transformatorskom ulju obuhvata:

stalno mjerenje temperature ulja

stalno mjerenje koncentracijevodonika, ugljenmonoksida iacetilena u ulju

analiza podataka i uoavanjeodstupanja od referentnevrijednosti

praenje trenda promjena


32/56

31

Acetilen H2C2 kljuni gasni indikator prisustva elektrinih pranjenja u ulju

Uoeno je da prije nastanka kvarova koji obuhvataju pojavu elektrinih pranjenja utransformatorskom ulju, kljuni indikator jeste prisustvo gasa acetilena (H2C2).

Zbog toga je vano znati sljedee:

Kada se jednom registruje prisustvo acetilena (H2C2) u ulju to je pouzdan znak da suse unutar transformatora o avili ozbil ni roblemi i da e se u do ledno vri emeneizbjeno desiti katastrofalna havarija!


61

ventil zapunjenje

ulaz uradijator

Mjesta na koja se obino postavlja rani detektor kvara u transformatorima

ispusniventil


izlaz izradijatora

cirkulacija ulja


33/56


34/56


35/56

34

Tip optereenja Operacija Smanjuju se:

Glavna primjena inteligentnog sklapanja

n u no rans orma or reaktor

s op(opening)

isklop

renapon(overvoltages)

Prenaponi

uklop(closing)

Lavinske struje(inrush currents)

kondenzatorskebaterije

neoptereenivodovi

neoptereeni

kapacitivno


67

uklopkablovi VN filteri PrenaponiLavinske struje

27. pitanje

Nazivna vremena prekidaa pri isklopu i uklopu

odgovor:

slajdovi 13 i14,

(treba nacrtati tabelu bez dodatnih objanjenja)OMT_predavanje7_2012_mehatronika u EE II_inteligentnosklapanje


68


36/56

35

Nazivna vremena prekidaa pri isklopu


69

Nazivna vremena prekidaa pri uklopu


70


37/56

36

28. pitanje

Inteligentni isklop

slajdovi 15, 16 17 i 18,(uz objanjenje nacrtati

sliku sa slajda 15 i dijagram sa slajda 17)OMT_predavanje7_2012_mehatronika u EE II_inteligentno

sklapanje


71

Inteligentni isklop

Referentni elektrini signal kod inteligentnog isklopaje struja kroz prekida.


72


38/56


39/56

38

Inteligentni isklop

Trenutak naloga za isklop (tsni) u odnosu na fazni stav referentnog signala struje izabran jesluajno.

Zadatak kontrolera je da uspori izvrenje komande za vrijeme Tuvk i da tek po isteku ovogvremena proslijedi signal okidau isklopa pogonskog mehanizma da izvri operacijuisklopa.

upno vr eme on ro era uvk se mo e pre s av ao suma vremena e an a,potrebnog kontroleru za mjerenja i proraun (Tmip) i vremena kanjenja potrebnog da seobezbijedi eljeno trajanje luka (Tzsi):

Vrijeme zadravanja signala isklopa mora biti vee od nule (Tzsi>0), a odreeno jevremenom isklopa (Ti) i ciljanim trenutkom razdvajanja kontakata posmatranog polaprekidaa (trk), odnosno ciljanim trajanjem luka (Ta), koje mora biti due od minimalnogkako bi se osiguralo gaenje luka u prvoj nuli struje:


75

Ukratko, princip inteligentnog isklopa je slijedei: signal za isklop prekidaa, koji je u odnosuna fazni stav struje izabran sluajno, dolazi na kontroler, kontroler u vremenu Tmip odredivrijeme Tzsi i tek po isteku ovog vremena proslijeuje signal okidau isklopa. U svojimproraunima kontroler koristi stabilna zadata vremena isklopa T i i trajanja luka Ta, tako dado efikasnog gaenja elektrinog luka dolazi u prvoj slijedeoj nuli struje, uz minimalneprenapone.

29. pitanje

Inteligentni uklop

slajdovi 19, 20, 21 i 22,(uz objanjenje nacrtati

sliku sa slajda 19 i dijagram sa slajda 21)OMT_predavanje7_2012_mehatronika u EE II_inteligentno

sklapanje


76


40/56


41/56

40

Inteligentni uklop

tsnu trenutak sluajnognaloga za uklop

tknu trenutakkontrolisanog nalogaza uklop

tp trenutakuspostavljanjapredluka

dk kontakata

Tuvk ukupno vrijemekontrolera za koje onuspori izvrenjeuklopa

Tmip vrijeme potrebnokontroleru zamjerenja i proraune

Tzsu vrijemezadravanja signalauklopa od stranekontrolera

T vri eme uklo a


79

Ta trajanje predlukaNT vremenski intervalkoji se sastoji odcijelog brojapoluperioda,odabran tako da sepostigne Tzsu>0)

Inteligentni uklop

Kao referentnu (poetnu) taku za vrijeme zadravanja signala uklopa (Tzsu) kontroler uzimanulu referentnog napona, a zatim uzimajui u obzir poznato vrijeme uklopa (Tu) i vrijemetrajanja predluka (Tpa) rauna ukupno vrijeme kontrolera:

gdje je Tzsu vrijeme zadravanja signala uklopa od strane kontrolera:


80

, ,na fazni stav napona izabran sluajno, dolazi na kontroler, kontroler u vremenu Tmipodredi vrijeme Tzsu i tek po isteku ovog vremena proslijeuje signal okidau uklopa. Usvojim proraunima kontroler koristi stabilna zadata vremena uklopa Tu i predluka Tp,tako da do uspostavljanja strujnog toka dolazi u eljenom trenutku u odnosu na referentnielektrini signal, uz minimalne prenapone.


42/56

41

30. pitanje

Mehanike karakteristike prekidaa kod inteligentnogsklapanja

odgovor:

slajdovi 24 i 25,OMT_predavanje7_2012_mehatronika u EE II_inteligentno

sklapanje


81

Mehanike karakteristike prekidaa kod inteligentnog sklapanja

Svaki realni prekida ima odreeno rasipanje operativnih vremena (vremena uklopa iisklopa) koje se mora uzeti u obzir prilikom odreivanja optimalnog trenutka sklapanja.Rasipanje pri uklopu je obino vee od rasipanja pri isklopu jer je vrijeme uklopa kodveine prekidaa znatno due od vremena isklopa.

Varijacije operativnih vremena prekidaa se mogu podijeliti na:

predvidive varijacije (varijacije koje se sa odgovarajuom tanou mogupredvidjeti i uzeti u obzir u proraunima kontrolera) i

statistike varijacije (varijacije na koje kontroler ne moe imati nikakvog uticaja).

Informacije o predvidivim varijacijama kontroler uzima u obzir pomou:

principa kompenzacije ili

principa adaptivne kontrole.

Princip kompenzacije obuhvata odstupanja koja uzrokuju parametri koji mogu biti mjereniodgovarajuim senzorima, kao to su napon napajanja, akumulirana energija ili okolna


82

temperatura, naprimjer.

Osnovni princip adaptivne kontrole se sastoji u tome da se mjere i evidentiraju vremenauklopa i isklopa sa ciljem da se praenjem trenda njihove promjene odredenajvjerovatnija vremena slijedee operacije. Adaptivna kontrola je efikasan nainkompenzacije varijacija koje nastaju kao rezultat oteenja tokom dugog vremenaeksploatacije prekidaa.


43/56

42

Mehanike karakteristike prekidaa kod inteligentnog sklapanja

Zbog faznog pomaka struja i napona u pojedinim fazama,jedino jednopolnokomandovanje tropolnim prekidaem (tri nezavisna pogona za svaki pol)omoguava maksimalno iskoritenje mogunosti koje nudi inteligentno sklapanje.

injenica da se na nazivnim naponima preko 245 kV redovno koriste izvedbe prekidaa sajednopolnim komandovanjem, olakava uvoenje inteligentnog sklapanja na viimnaponima, gdje je objektivno potrebnije.

Kao alternativa se mogu koristiti i prekidai sa tropolnim komandovanjem, ako se izmeupolova ostvari mehaniki asinhronizam polova, odreen po kriterijima inteligentnogsklapanja. Osim neizbjenog poveanja mehanike kompleksnosti kinematskog sistemaprekidaa, ova alternativa ima i dodatne nedostatke koji proizilaze iz fiksnogasinhronizma polova. Tako, naprimjer, kontroler ne moe uzeti u obzir promjenuindustrijske frekvencije, ukoliko do nje doe.

Prekidai sa tropolnim komandovanjem (jedan zajedniki pogon za sva tri pola)prirodno nisu pogodni za primjenu inteligentnog sklapanja, jer se razdvajanje ili


83

dodir kontakata deava praktino istovremeno u sve tri faze. Time je automatskiugroena osnovna ideja sinhronog, odnosno inteligentnog sklapanja.

31. pitanje

Ponovno paljenje i ponovni proboj

odgovor:

slajd 33,OMT_predavanje7_2012_mehatronika u EE II_inteligentno

sklapanje


84


44/56


45/56

44

Strategija inteligentnog isklopa kod prekidanja malih kapacitivnih struja

Uslovi koji se javljaju kod sklapanja kapacitivnih struja, kako u sluaju neoptereenihvodova i kablova, tako i u sluaju jedinstvenih i razdijeljenih kondenzatorskih baterija,sasvimjasno opravdavaju primjenu inteligentnog sklapanja.

Pogodnosti se odnose na veoma veliko smanjenje naponskih i strujnih tranzijenata.

Kod prekidanja kapacitivnih struja, cilj je ostvariti razdvajanje kontakata u momentu kojios gurava a se pr ro n pro aza s ru e roz nu u ga en e u a es pr re a vno ve mmeukontaktnim rastojanjima, odnosno pri duem trajanju luka (ta). Time se smanjujedielektrino naprezanje meukontaktnog razmaka i tako vjerovatnoa ponovnog paljenjaili proboja. Ova strategija inteligentnog isklopa kod prekidanja kapacitivnih strujailustrovana je na narednom slajdu.

Savremeni SF6 prekidai openito imaju veoma malu vjerovatnou ponovnih proboja kodprekidanja malih kapacitivnih struja, koji mogu generisati velike prenapone i uzrokovatiprobleme u sistemu. Bez obzira na to, njihova pojava nije iskljuena. Primjenominteligentnog sklapanja, vjerovatnoa ponovnih paljenja i proboja se dodatno smanjuje i


87

.

Strategija inteligentnog isklopa kod prekidanja malih kapacitivnih struja


88

Poreenje dielektrine vrstoe meukontaktnog razmaka (RRDS) i PPN-ana kontaktima prekidaa kod prekidanja kapacitivnih struja u sluaju

inteligentnog isklopa


46/56

45

33. pitanje

Strategija inteligentnog uklopa kod uklapanja kondenzatorskihbaterija

odgovor:

slajdovi 36 i 37(uz objanjenje nacrtati dijagrame sa oba slajda)

OMT_predavanje7_2012_mehatronika u EE II_inteligentnosklapanje


89

Strategija inteligentnog uklopa kod uklapanja kondenzatorskih baterija

Kod uklapanja kondenzatorskih baterija najvea vrijednost lavinske struje se dobivakod uklopa u trenutku maksimalne vrijednosti napona napajanja, to je mnogovjerovataniji sluaj od uklopa u okolini nule napona.

Zbog toga je optimalni trenutak za uklop kondenzatorskih baterija momenat kada naponna prikljucima prekidaa prolazi kroz nulu.

U sluaju kondenzatorskih baterija sa uzemljenim zvjezditem, to znai da se svaki polprekidaa uklapa u nuli faznog napona.

Sva tri pola se mogu ukljuiti za 120 ms, pri emu bilo koja faza moe biti prva (slika a nanarednom slajdu).

U sluaju kondenzatorskih baterija sa izolovanim zvjezditem, dva pola se uklapaju zajednou trenutku kada je odgovarajui meufazni napon jednak nuli. Trei pol se uklapa 90oe

kasnije, u trenutku kada odgovarajui fazni napon prolazi kroz nulu (slika b na sljedeemslajdu).


90

Lavinska struja (engleski termin: Inrush Current)predstavlja vrnu vrijednost struje koja se javljakod punjenja kondenzatora (uklapanjakapacitivnog optereenja). Predstavlja problemkod uklapanja kondenzatorskih baterija jer imaveoma veliku vrijednost koja uzrokuje velikamehanika i termika naprezanja.


47/56

46

Strategija inteligentnog uklopa kod uklapanja kondenzatorskih baterija


91Optimalni trenuci uklapanja kondenzatorskih baterija po fazama kod

inteligentnog uklopaa) sluaj uzemljenog zvjezdita b) sluaj izolovanog zvjezdita

34. pitanje

Aspekti pouzdanosti primjene inteligentnog sklapanja

odgovor:

Slajd 44OMT_predavanje7_2012_mehatronika u EE II_inteligentno

sklapanje


92


48/56


49/56

48

Ekonomski aspekti primjene inteligentnog sklapanja

Evidentne su pogodnosti inteligentnog sklapanja u isto tehnikom smislu.S druge strane, prepoznate su i odreene ekonomske pogodnosti, ali i faktori koji poveavaju cijenu

primjene inteligentnog sklapanja.

Nije jednostavno kvantificirati sve pozitivne i negativne efekte, pa je tehno-ekonomska analiza primjeneinteligentnog sklapanja veoma kompleksna.

Danas preovaladava miljenje da pozitivni finansijski efekti primjene inteligentnog sklapanjanadvladavaju trokove ispunjavanja zahtjeva koji se mogu postaviti pred sklopni aparat.

Jedan od znaajnih elemenata koji poveavaju cijenu primjene inteligentnog sklapanja predstavljaneophodnost primjene prekidaa sa jednopolnim komandovanjem ili prekidaa sa dodatnimmehanikim vezama za postizanje vremenskog kanjenja izmeu polova.

Drugi faktor je vezan za posebne ureaje koji trebaju minimizirati uticaj okoline (ekstremnetemperature, djejstvo korozije i slino) na kontroler, kao i na karakteristike i parametre prekidaa.Moe biti neophodan i monitornig nekih vanih parametara kao to su temperatura okoline, pritisakulja ili gasa, to dodatno utie na poveanje cijene.

Meutim, ako se uzme u obzir da se primjenom inteligentnog sklapanja moe:

izbjei primjena otpornika za uklop,


95

smanjiti broj ugraenih odvodnika prenapona, sniziti izolacioni nivo sistema u pogledu sklopnih prenapona,

onda nema sumnje u ekonominost inteligentnog sklapanja.

Analiza ekonomskih aspekata koritenja inteligentnog sklapanja se ne smije provoditi samo na osnovutrokova osnovne opreme. Analiza se mora raditi na osnovu razmatranja svih trokova u okvirucijelog elektroenergetskog sistema za vrijeme itavog ivotnog vijeka, uzimajui u obzir itrokove odravanja i servisa.

36. pitanje

Motorni pogon VN prekidaa

odgovor:

slajdovi 4, 5 I 6,

(treba nacrtati blok emu sa slajda 4)OMT_predavanje8_2012_mehatronika u EE III dio_motornipogonski mehanizam VN prekidaca


96


50/56

49


Motori pogon (Motor Drive operating mechanism) predstavlja revolucionarankoncept pogonskog mehanizma VN prekidaa.

Motorni pogon je digitalno upravljani motorkoji direktno pokree sklopnielement prekidaa.

Ovaj pogon ima samo jedan pokretni dio!


97

Motori pogon (Motor Drive operatingmechanism) predstavljarevolucionaran koncept pogonskogmehanizma VN prekidaa.

Motorni pogon je digitalno upravljani


pokree sklopni element VN prekidaauz veliku preciznost i pouzdanost.

Ovaj pogon ima samo jedan pokretni dio osovinu sa rotorom motora!


98


51/56


52/56

51

Motorni pogon VN prekidaa servo motor


101

Servo-motor sa velikim obrtnim momentom

Ima samo jedan pokretni dio osovinu sa rotorom

Ima integrisanprecizan enkoder

Izaziva vrlo mala mehanika naprezanja

Veoma je tih

Prenosi energiju iz kondenzatora do servo motora

Prenos energije je elektronski (energetska elektronika)

Radom konvertora upravlja kontroler konvertora

Motorni pogon VN prekidaa - konvertor


102


53/56

52



103

Pohranjuje i izvrava program zahodogram

Predstavlja interfejs sa U/I jedinicom

Upravlja motorom preko konvertora

Neprekidno provjerava poziciju motorapreko enkodera i vri monitoringstanja

38. pitanje

Objasniti uloge kondenzatora, punjaa i U/I jedinicekod motornog pogona VN prekidaa

odgovor:

slajdovi 10, 11 i 12,(treba nacrtati blok emu prikazanu na slajdovima)

OMT_predavanje8_2012_mehatronika u EE III dio_motornipogonski mehanizam VN prekidaca


104


54/56

53

Pogonska energija je akumulirana ukondenzatorskoj bateriji

Bez dopunjavanja moe obaviti cikluse:

O - 0.3 s - CO

CO - 15 s - CO

Kontinuiranose nad ledan e ovo stane

Motorni pogon VN prekidaa - kondenzator


105

Napaja kondenzator, U/I jedinicu ikontrolere

Univerzalan za AC & DC napajanje Automatski se prebacuje na

rezervno napajanje Alarmira nestanak napajanja

Motorni pogon VN prekidaa - punja


106


55/56

54

Motorni pogon VN prekidaa Ulazno/Izlazna (U/I) jedinica


107

Upravlja sistemom (prekidaem) i signalizacijom

Ima programabilnu logiku

Ima integrisan aktivni self-monitoring sistem

Ima mogunost daljinske provjere stanja

(remote on-line inspection)

39. pitanje

Inteligentni visokonaponski prekida sa motornim pogonom

odgovor:

slajd 16,

(treba nacrtati blok emu prikazanu na slajdovima)OMT_predavanje8_2012_mehatronika u EE III dio_motornipogonski mehanizam VN prekidaca


108


56/56

Inteligentni visokonaponski prekida sa motornim pogonom

Inteligentni visokonaponski prekida sa motornim pogonomkojim se komanduje preko kontrolera sinhronog


109

sklapanja, iji je zadatak da prorauna i inicira uklop iliisklop prekidaa u tano odreenom trenutku koji seodreuje na osnovu mjerenja napona i struje, koje se vri uzpomonekonvencionalnog naponskog i strujnogmjernog transformatora, predstavlja primjerkompleksnog mehatronikog sistema uelektoenergetici , koji obuhvata vie mehatronikihpodsistema.

Documents

Enes Hasanić- pitanja i odg (prva parcijala)