Антиплагиат (1221749), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Масса меди в обмоткахПлотность меди кг/м2- первичной(2.386)- э крана(2.387)- вторичной(2.388)Рисунок 2.8 – Трансформатор для источника питания2.4 Оц енка качества регулированияРисунок 2.9 – Напряж ение на выходе без фильтраБез фильтра(2.41)Для уменьшения пульсац ий обычно применяют разные типы сглаж ивающ их фильтров, например LC-фильтр. Напряж ение послефильтра мож но проследить на диаграмме ниж е.Рисунок 2.10 – Напряж ение на выходе после фильтраС фильтром(2.42)3 Математическая модель источника питания ц епей управления3.1 Моделирование э лектрических проц ессов в источнике питанияПроектированиеэлектроннойаппаратурыпредставляетфункционального проектирования, разработки принципиальнойсобойитерационныйпроцесс,состоящийизэтапов[10]э лектрической схемы.
А такж е разработки системы управления, еёизготовления, проведения испытаний, доработки по их результатам принципиальной электрической или функциональнойсхемы, внесения изменений в[10]систему управления и т.д. и осущ ествляемыедо тех пор, пока не будут удовлетворены все требования технического задания. С повышением сложности аппаратуры,переходом к более высоким диапазонам частот, применением смешанных аналого-цифровых устройств число итерацииувеличивается.
Связано это с тем, что аналитически трудно учесть паразитные эффекты присущие, как электроннымкомпонентам, там и проводникам печатных плат, и их взаимное влияние. Единственный выход из[10]полож ения заключается в организац иисквозного цикла автоматизированного проектирования аппаратуры, включающего в себя как моделирование идеальнойсхемы, так и реальной конструкции и её испытание при действии различных дестабилизирующих факторов.3.2[10]Выбор пакета программ для моделирования источника питанияВ настоящ ее время для моделирования и анализа преобразовательных устройств используют такие пакеты прикладных программкак elphi, MathCA, Electronic Workbench, и другие прикладные программы.Высокие удобства при отладке осущ ествляются с помощ ью модуля расширения Simulink, благодаря наличию широкой библиотечнойбазы э лементов э лектромеханики и э лектроники, включаю стандартные устройства.Некоторые модели для достоверности и очевидности приведены в среде elphi, путем дифференц ирования систем линейныхалгебраических уравнений (СЛАУ).Simulink позволяет выполнять уточнённый анализ проц ессов работы схемы.
При э том Simulink не позволяет создатьсамозапускающ ийся файл, пригодный в работе с диалоговым меню ввода-вывода данных.Тем не менее программа Simulink пакета прикладных программ MATLAимеет дополнительные возможности:- удобные средства ведения проектов;-[13]отображение-[20]автоматическоенепосредственно на схеме результатов расчета;создание графики символов компонентов при создании их математических моделей;- средства поиска, быстрого просмотра и мастера создания графики символов компонентов;- возможность вывода графиков не только результирующей функции, но и вклада каждого компонента (особенно полезнопри проектировании высокочастотных схем);- возможность создания[13]новых моделей компонентов;- повышенная надёж ность алгоритмов расчёта переходных проц ессов.Все э ти возмож ности реализует моделирование проц ессов в источнике с применением программы Simulink пакета прикладныхпрограмм MATLA.3.3 Имитац ионная модель источника питания и регулятора напряж енияэ лектровоз транзистор состав э кономическийСхема математической модели преобразователя приведена на рисунке 3.1.
В схеме проведено имитац ионное моделирование частиисточника, которая включает в себя следующ ие э лементы:Рисунок 3.1 – Схема модели источника питания1 – источник переменного напряж ения, имитирующ ий напряж ение в сети;2 – разделительный трансформатор, обеспечивающ ий гальваническую развязку сети и ц епей источника питания;3 – плечо неуправляемого, диодного выпрямителя;4 – тиристор, обеспечивающ ий управляемое напряж ение;5 – формирователь импульсов управления, для открытия тиристора, которые приходят с импульсного трансформатора регуляторанапряж ения;6 – терминатор линии (сохраняет ц елостность ц епи), ставится в том случае, если сигнал не используется;7 – ц епь нагрузки, отслеж ивающ ая уровень напряж ения сети;8- формирователь графиков (все результаты моделирования заносятся в э тот блок и формируются в виде графиков внутри блока);На рисунке 3.2 приведена упрощ ённая схема регулятора напряж ения, который по заданному алгоритму работы обеспечиваетнапряж ение на выходе величиной 50 В.Рисунок 3.2 – Схема модели регулятора напряж ения источникаСхема включает в себя следующ ие э лементы:1 – Импульсный трансформатор, подающ ий сигнал на открытие тиристоров;2345––––трансформатор, подающ ий в ц епь напряж ение управления;резистор, через который осущ ествляется разряд конденсатора;диод, обеспечивающ ий заряд конденсатора в первый полупериод;конденсатор, который меняет фазу импульсов управления, с помощ ью заряда-разряда.6 – транзистор, через который осущ ествляется подача сигнала импульсному трансформатору;7 – блок свойств, функц ий и управления схемой моделирования;8 – формирователь графиков (все результаты моделирования заносятся в э тот блок и формируются в виде графиков внутри блока);Рассмотрим более подробно проц ессы, происходящ ие в источнике питания и регуляторе напряж ения, на примере выходныхосц иллограмм, полученных с помощ ью блоков Scope1, Scope2, Scope3, Scope4, в среде Simulink.3.4 Анализ результатов моделирования источника питания и регулятора напряж енияНа рисунке 3.3 представлена осц иллограмма выходного напряж ения с разделительного трансформатора, поступающ ее нанеуправляемое плечо выпрямителя источника питания.-60-3003060<23456UcРисунок 3.3 – Осц иллограмма напряж ения источника питанияНа рисунке 3.4 представлена осц иллограмма напряж ения на нагрузке (напряж ение управления регулятора), выпрямленное черездиодный мост, с добавлением регулируемого напряж ения.
Именно с помощ ью него, отслеж ивается колебания в сети.02620406080345UРисунок 3.4 – Осц иллограмма напряж ения нагрузкиНа рисунках 3.5 и 3.6 представления осц иллограммы напряж ений на конденсаторах С1 и С2, в проц ессе их зарядки-разрядки. Спомощ ью проц есса заряда-разряда, осущ ествляется плавное регулирование напряж ения источника питания, путем открытиятиристоров в нуж ным момент.02Uc1345615105Рисунок 3.5 – Осц иллограмма напряж ения на конденсаторе С102510153456Uc2Рисунок 3.6 – Осц иллограмма напряж ения на конденсаторе С2Теперь смоделируем проц есс, когда входное напряж ение имеет отклонение от нормы, увеличивается или уменьшается (проседает).На рисунке 3.7, 3.8, 3.9 представлены осц иллограмма напряж ения на нагрузке, и на конденсаторах С1 и С2, при повышениинапряж ения сети до470 В.02620406080345UРисунок 3.7 – Осц иллограмма напряж ения нагрузки при повышении U02Uc1345615105Рисунок 3.8 – Осц иллограмма напряж ения на конденсаторе С1 при повышении напряж ения02510153456Uc2Рисунок 3.9 – Осц иллограмма напряж ения на конденсаторе С2 при повышении напряж енияНа рисунке 3.10, 3.11, 3.12 представлены осц иллограмма напряж ения на нагрузке, и на конденсаторах С1 и С2, при пониж ениинапряж ения сети до230 В.02620406080345UРисунок 3.10 – Осц иллограмма напряж ения нагрузки при пониж ении U02Uc1345615105Рисунок 3.11 – Осц иллограмма напряж ения на конденсаторе С1 при пониж ении напряж ения02510153456Uc2Рисунок 3.12 – Осц иллограмма напряж ения на конденсаторе С2 при пониж ении напряж ения4 КОнструкц ия и размещ ение источника питанияКонструкц ия шкафа питания, куда помещ ается источник, формируется в зависимости от современных требований унификац ии,предъявляемых к конструкц ии преобразователей.Шкаф питания имеет модульную конструкц ию и состоит из 3-х уровней аппаратуры:- ниж ний уровень- средний уровень;- верхний уровень.На ниж нем уровне располож ены э лементы, представляющ ие довольно большие массогабаритные конструкц ии.
К таким э лементамотносятся:- разделительный импульсный трансформатор, имеющ ий одну первичную и две вторичные обмотки.- дроссели;- силовой блок конденсаторов;- резисторы.На среднем уровне располож ены силовые полупроводниковые приборы с э лементами охлаж дения:два блока выпрямителей с радиаторным охлаж дением. Каж дый блок включает в себя четыре полупроводниковых прибора, которыекрепятся на радиаторное охлаж дение.- два преобразователя, в конструкц ию которых входят IGT-модули.Первый преобразователь - инвертор тока, выполняющ ий подзаряд аккумуляторной батареи выполнен в виде 2-х силовыхполупроводниковых модулей, которые имеют радиаторное охлаж дение.Второй преобразователь - стабилизатор напряж ения, имеющ ий аналогичную конструкц ию по сравнению с первымпреобразователемОба преобразователя помимо радиаторного охлаж дения имеют воздушное, которое осущ ествляется за счёт использованиявентилятора.На верхнем уровне располож ены компоненты радиоэ лектронной аппаратуры, а такж е блоки управления инвертором тока истабилизатора напряж ения.Блоки управления представляют собой закрытую конструкц ию, располож енную в защ итном кож ухе.
Показания аппаратурывыводятся на светосигнальные табло. Вся система управления, выполнена в виде печатных плат. Крепеж осущ ествляется болтамитипа М4, М6.Шкаф имеет защ иту IP01. Он состоит из основания, на котором размещ ены трансформатор Т1 и дроссель L1;металлического каркаса, на котором размещ ены все остальные панели и э лементы схемы. Спереди, в верхней части на петляхзакреплена лиц евая панель. Ниж е лиц евой панели в углублении, такж е на петлях, установлена другая панель. Обе панели, принеобходимости, могут откидываться на угол 90° и 60° соответственно.Внутри, за лиц ев��й панелью, располож ены две панели: регулятор напряж ения (РН) и панель с резисторами.
Обе панели легкоснимаются и э лектрически соединены с помощ ью разъемных соединений.На лиц евой панели располож ены измерительные приборы: вольтметр PV на 0-150 В и амперметр РА со шкалой 75-0-75 А. Дляподсветки шкал приборов установлены лампы HL1 и HL2. На э той ж е панели располож ены тумблеры S1-S4 и предохранитель F3. Наотдельной панели установлены регулируемые резисторы R8, R9, R14 и вилка диагностического разъема Х4, доступ к которымвозмож ен через прямоугольное окно в металлической панели, закрываемой и пломбируемой планкой. На э той ж е панели, свнутренней стороны, закреплен резистор R13.
На панели размещ ены рубильники SA1-SA3 и предохранители F1 и F2. Для контроляпредохранителей на передней части предусмотрены спец иальные выводы.Регулятор напряж ения собран на изоляц ионной панели, на которой располож ены плата с э лементами, импульсныетрансформаторы Т1 и Т2, дроссели. На уголках-охладителях установлены стабилитроны V11, V21, V23, тиристор V22, диоды V7, V8,V20.
Кроме того, на шпильках закреплены резисторы R23, R36, R34 и R35, а так ж е вилка разъема Х5. На лепестках установленыстабилитрон V17, резистор R33 и на панели установлен регулируемый резистор R32.За регулятором напряж ения и панелью резисторов на раме размещ ены трансформатор Т2, дроссель 12, шунт R3, терморезистивныйэ лемент R15 и панель защ иты от перенапряж ений, на которой установлены резисторы R1 и R2 и два конденсатора С1 и С2.С задней стороны шкафа питания на уровне панели с э лементами 3 располож ена панель преобразователей с тиристорами V1, V2,V7, V8 и диодами V3-V5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
