WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

Принцип действия ИСН заключается в накапливании энергии в магнитном поле дросселя Lдр при включенном состоянии транзистора Т и расходовании ее при выключенном транзисторе через блокирующий диод Д. Ток в нагрузку поступает непрерывно.

Образование в ИСН помех связано с ключевым принципом его работы, что с одной стороны связано с образованием пульсации преобразованного напряжения, а с другой стороны - определяется сквозными токами, протекающими через блокирующий диод в моменты восстановления его запирающих свойств. Вторая причина является более важной при образовании мощных ВЧ-помех, для подавления которых используются следующие методы:

1) применение импульсного блокирующего диода с повышенными частотными свойствами;

2) установка помехоподавляющего конденсатора параллельно блокирующему диоду;

3) включение токоограничивающего дросселя последовательно с электролитическим конденсатором входного фильтра, но ни в коем случае не в силовую сеть;

4) снижение общего сопротивления RСКВ контура сквозного тока и рациональный монтаж схемы ИВЭП.

13. ИСКРОГАШЕНИЕ КОНТАКТНЫХ КОММУТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ Искрение при работе контактных устройств (реле, контакторы, выключатели, разъединители и др.) являются источником мощнейших электромагнитных помех, занимающих практически весь диапазон частот. От контактного устройства помеха распространяется как путем излучения (электромагнитное поле), так и по путям проводимости (кондуктивные помехи). Подавить помехи от искрения очень трудно. Поэтому проблема эффективного искрогашения выдвигается в ряд важнейших среди других проблем электромеханических устройств автоматики. Кроме того, при оптимальном искрогашении решается задача повышения ресурса работы контактов, повышения их надежности.

Рассмотрим работу контактов в процессе коммутации некоторого управляемого объекта, подключаемого к сети постоянного тока. В большинстве случаев управляемый объект (УО) может быть представлен схемой замещение в виде последовательной цепочки R-L. Во время работы контакты могут находиться в одном из четырех состояний:

замкнутом, разомкнутом, в процессе размыкания и в процессе замыкания.

Имеют значение для обеспечения надежности только два режима: замкнутое состояние и процесс размыкания.

Рис.13.1.

Прохождение тока нагрузки через замкнутые контакты приводит к выделению тепла в переходном сопротивлении контактов RК которое зависит от материала контактов, состояния контактных поверхностей и контактного давления. Максимальное давление ограничивается механической прочностью контактов при заданном числе срабатываний и чувствительностью реле (контактора), то есть его быстродействием.

Самым тяжелым режимом работы контактов является процесс размыкания. В момент начала механического разведения контакторов между ними образуется расплавленный металлический мостик, который способствует переносу металла под действием электрических сил с одного контакта на другой, что приводит к эррозии контактной поверхности.

После обрыва расплавленного мостика возникает газовый разряд в форме дуги.

Рассмотрим условия возникновения дуги при размыкании R-L цепи, в которой процессы описываются уравнением:

di U =iR+L +Uд dt где Uд - падение напряжения на дуге.

Из него получаем:

di () L =U -iR -Uд dt Рис.13.2.

В процессе отключения нагрузки ток изменяется от начального значения I0 = U/R до нуля. Для обеспечения гашения дуги необходимо, чтобы производная тока по времени имела отрицательное значение di/dt < 0.Однако между точками А и di di В L > 0 и дуга горит, так как избыток напряжения L поддерживает ее горение.

dt dt точка А - неустойчивый режим горения дуги (малейшее смещение влево ведет к погасанию дуги, а малейшее смещение вправо - к дальнейшему смещение в право и к переходу в точку В);

точка В - режим устойчивого горения дуги (смещение влево ведет к возврату в точку В, di а смещение вправо приводит к возврату, так как нет избытка L ).

dt При раздвижении контактов вольт-амперная характеристика (ВАХ) дуги перемещается вверх, точки А и В сближаются и переходят в точку отрыва ВАХ дуги от реостатной характеристики и дуга гаснет.

Отсюда вытекает два способа дугогашения: достаточное раздвижение контактов и шунтирование контактов резистором или нелинейным резистивным элементом, что эквивалентно подъему ВАХ дуги над реостатной характеристикой. А также принцип обесточивания контактов путем их шунтирования.

13.1. Схемы искрогашения Принцип действия схем искрогашение заключается в том, что энергия, накопленная в магнитном поле управляемого объекта (УО), расходуется при размыкании не в зазоре между контактами, а в сопротивлении контуров искрогашения.

Рис.13.3.

Недостатком схемы 1 является наличие тока утечки при разомкнутых контактах.

Этот ток должен быть меньше тока срабатывания УО. Схема 1 не эффективна и в настоящее время не применяется. Сказанное относится и к схеме 4.

В схема 2 и 5 пока заряжается емкость С обесточенные контакты успевают раздвинуться на значительное расстояние, при котором дуговой (искровой) процесс возникнуть не может. Схема 5 не эффективна с точки зрения нарушения переходного процесса включения УО.

В схема 3 и 6 широко используются нелинейные резистивные элементы (варисторы, стабилитроны и др.) и вентили. В схеме 3 фиксируется напряжение на разгибающихся контактах. В схеме 6 диод Рис.13.4.

можно рассматривать как источник тока и контакты разрывают практически безиндуктивную цепь.

14. ПОМЕХИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ИХ ПОДАВЛЕНИЯ Коллекторные машины являются весьма интенсивными источниками электромагнитных помех, которые образуются вследствие быстрых изменений тока в секциях обмотки якоря при их коммутации. Кроме того, имеют место пульсации ЭДС и тока якоря, вызывающие появление в питающей сети постоянного тока переменной составляющей напряжения, вредно отражающейся на работе элементов автоматики, расположенных поблизости и питающихся от той же сети. Коллекторные пульсации сродни пульсациям в выпрямителях и подавляются таким же образом, как и пульсации выпрямленного напряжения в источниках электропитания.

Гораздо более опасным с точки зрения образования электромагнитных помех является искрение, возникающее под щетками коллекторной машины. При этом создается непрерывный спектр высокочастотных колебаний, вредно отражающихся на работе близко расположенных электронных устройств СУ.

Для защиты сети и подключенных к ней устройств, для подавления электромагнитных помех в коллекторных машинах применяются:

1) экранирование;

2) симметрирование обмоток машин с последовательным и смешанным возбуждением;

3) установка блокировочных конденсаторов, шунтирующих проводов сети или шунтирующих фильтруемый провод на корпус машины;

4) использование сглаживающих электрических фильтров (рассматривались в разделе «сглаживающие фильтры выпрямителей»).

Экранирование является эффективным методом защиты от электромагнитного излучения. При наличии близко расположенных электронных узлов электрическая машина полностью экранируется. В качестве экрана используется заземленный корпус двигателя. Если в подшипниковом щите со стороны коллектора имеются окна, то их закрывают металлической сеткой, соединенной с заземленным корпусом двигателя. Если корпус двигателя или его передний подшипниковый щит (со стороны коллектора) изготовлены из пластмассы, то неметаллическую часть двигателя закрывают сеткой и заземляют. Вал двигателя, выходящий наружу, имеющий большую поверхность и создающий значительные помехи, соединяется с корпусом посредством специальной замыкающей щетки.

В случае использования микродвигателей, располагаемых в окружении электронных узлов (магнитофоны, звуковоспроизводящая аппаратура и др.) применяются полные экраны, охватывающие весь двигатель.

Для машин с последовательным и смешанным возбуждением для снижения помех применяют симметрирование обмоток возбуждения, которое состоит в том, что последовательная обмотка делится на две равные части, включаемые с разных сторон якоря, подключая ее к щеткам разной полярности.

Высшие гармоники, вызываемые как пульсацией ЭДС якоря, так и искрением коллектора, могут замыкаться по различным контурам. Иногда они замыкаются по контуру, в который входит только один провод сети (один провод проходит по корпусу), и вызывают так называемые несимметричные помехи. Иногда в состав контура входят оба провода сети; помехи, вызываемые токами в таких контурах, называются несимметричными.

Следует заметить, что эквивалентное ВЧ-сопротивление сети сильно отличается от сопротивления тех приемников, которые к ней подключены. Таким сопротивлением, как правило, является емкость между проводами и емкость между отдельными деталями и корпусом. Определение эквивалентного ВЧ-сопротивления сети представляет довольно большие трудности и зачастую производится экспериментально на готовом объекте, подлежащем защите.

Схема защиты от симметричных и несимметричных помех:

-симметричные помехи подавляются одним ВЧ-конденсатором;

-несимметричные помехи могут возникать как в одном, так и в другом проводе, поэтому для их подавления включаются два блокировочных конденсатора, шунтирующих каждый провод на корпус. В этом Рис.14.1.

случае используются так называемые проходные конденсаторы, токонесущие стержни которых включаются последовательно с обмоткой якоря, а металлические корпуса которых прикрепляются к статору машины и заземляются вместе с ним. Часто конденсаторы располагаются в коробке выводов двигателя.

К обмотке возбуждения также подключаются блокировочные конденсаторы.

ПРИЛОЖЕНИЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ Программа работы 1. Ознакомиться с лабораторной установкой и записать ее основные данные 2. Подключить стабилизатор (параметрический или компенсационный)* к питающей сети постоянного тока (Uн = 10[B]) стабилизированное с возможностью регулирования в большую или меньшую стороны).

3. Устанавливая на входе испытуемого стабилизатора последовательно напряжения, равные 0,9Uвх.н, Uвх.н, и 1,1Uвх.н, снять значения выходных напряжений и токов для указанных в схеме величин нагрузок: 480 Ом, 420 Ом, 360 Ом, 300 Ом, 240 Ом, 180 Ом, 120 Ом, 60 Ом. Опытные данные занести в таблицу.

4. В соответствии с полученными опытными данными:

а) построить внешние характеристики Uвых = f (Iвых.) для трех значений входного напряжения;

б) рассчитать усредненные внутренние (выходные) сопротивления стабилизатора Rвн.ср =Uвых Iвых и построить зависимость Rвн.ср = f (Uвх.);

в) построить зависимость Uвых = f (Iвх.) для минимальной и максимальной нагрузок;

г) рассчитать коэффициент сглаживания пульсации q=Uвх Uвых для минимальной и максимальной нагрузок стабилизатора;

д) рассчитать коэффициенты стабилизации Uвх Uвых Uвых.н кСТ = : =q Uвх.н Uвых.н Uвх.н для минимальной и максимальной нагрузок стабилизатора.

)* Примечание:

Испытание по п.п. 2-4 проводится отдельно для параметрического и компенсационного стабилизаторов.

ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ А. Параметрический стабилизатор.

min max нагр нагр 480 420 360 300 240 180 120 60 Ом Rн 9В 3,3 3,2 2,95 2,7 2,3 1,8 1,4 0,8 В U вых 8 8,5 9,25 10 10,5 11,5 12,5 13,5 мА I вых Uвх 10В 3,6 3,4 3,2 2,95 2,6 2,1 1,5 0,9 В U вых ±Uвх =10% 8,5 9,5 10 11 11,5 12,5 13,5 15 мА I вых 11В 3,75 3,6 3,45 3,2 2,8 2,3 1,7 1,0 В U вых 9 10 11 12 13 14 15 16 мА I вых Б. Компенсационный стабилизатор.

min max нагр нагр 480 420 360 300 240 180 120 60 Ом Rн 9В 4,71 4,7 4,69 4,68 4,66 4,62 4,60 4,5 В U вых 11 12 14 16 20 26 40 75 мА I вых Uвх 10В 4,77 4,76 4,75 4,72 4,71 4,70 4,65 4,52 В U вых ±Uвх =10% 11 12 14 16 20 26 40 75 мА I вых 11В 4,81 4,80 4,79 4,78 4,77 4,75 4,7 4,6 В U вых 11 12 14 16 20 26 40 75 мА I вых СПИСОК ВОПРОСОВ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.

1. В чем заключается сущность электромагнитной и аппаратной совместимости устройств автоматики и телемеханики 2. Объяснить принцип построения устройств и систем электропитания автоматической аппаратуры. Какие функции выполняет вторичный источник питания 3. Какую роль выполняет система автоматики по отношению к объекту управления Объяснить, как конструктивно оформляется система автоматики и какие каналы связи она имеет.

4. Что такое нестабильность первичной питающей сети и как она влияет на работу системы электроавтоматики 5. Какие стадии обработки проходит информационный сигнал в системе электроавтоматики Какие каналы связи могут иметь место в системе 6. Какое влияние оказывает на образование помехи наличие в питающей сети накопителей энергии 7. Определить границу эксплуатационных возможностей системы электроавтоматики.

8. Дать характеристику методам подавления помех в цепях первичного и вторичного электропитания.

9. Показать и объяснить, в каких случаях наступает в системе электроавтоматики аномальный или аварийный режим.

10. Показать и объяснить, как устроен и работает параметрический стабилизатор напряжения.

11. Как обеспечивается совместимость системы электроавтоматики с внешней средой 12. Как устроен и работает компенсационный стабилизатор напряжения Какими преимуществами обладает импульсный режим его работы перед непрерывным 13. Какое значение имеют стандартизация и унификация параметров и информационных сигналов устройств системы электроавтоматики 14. Какими параметрами характеризуется стабилизатор напряжения 15. Дать определение понятия помехи. Какие физические влияния могут испытывать элементы внутри системы и со стороны внешней среды 16. Дать определение сглаживающего фильтра и объяснить его параметры.

17. Дать классификацию и характеристику внешних помех системы электроавтоматики.

18. Как устроен и работает индуктивный сглаживающий фильтр Какими параметрами он характеризуется 19. Дать классификацию и характеристику внешних помех системы электроавтоматики.

20. Как устроен и работает LC-сглаживающий фильтр Какими параметрами он характеризуется 21. Дать характеристику источников помех для системы электроавтоматики.

22. Как устроен и работает емкостной сглаживающий фильтр Какими параметрами он характеризуется 23. Объяснить и показать, какими путями помехи проникают в систему электроавтоматики.

24. Как устроен и работает RC-сглаживающий фильтр Какими параметрами он характеризуется 25. Дать характеристику конструкторским методам обеспечения электромагнитной и аппаратной совместимости.

26. Как устроены и работают сетевые фильтры 27. Дать характеристику схемотехническим методам обеспечения электромагнитной и аппаратной совместимости.

28. Как обеспечивается эффективность сетевого фильтра и какие рекомендации для этого нужно выполнить 29. Как производится выбор методов обеспечения электромагнитной и аппаратной совместимости 30. Как устроен и работает помехоподавляющий конденсатор 31. Какие рекомендации рациональной компоновки применяются для ослабления электрических и магнитных полей 32. Как устроен и работает помехоподавляющий дроссель 33. Пояснить назначение экранов. Как определяется вид экранирования Как влияет экран на параметры экранирующего устройства 34. Объяснить принципы возникновения помех в цепях электропитания цифровых интегральных микросхем.

35. Каким образом осуществляется электростатическое экранирование 36. Какие рекомендации необходимо обеспечить для снижения помех в цепях электропитания цифровых устройств 37. Каким образом осуществляется магнитостатическое экранирование 38. Что такое система заземления и какие требования к ней нужно обеспечить для снижения уровня помех в сигнальных цепях 39. Каким образом осуществляется экранирование переменного магнитного поля 40. Дать характеристику способов заземления в аппаратуре автоматики.

41. В чем заключается сущность электромагнитного экранирования 42. Дать характеристику помех, вызванных работой источников вторичного электропитания.

43. Пояснить принцип действия сплошного металлического экрана.

44. Объяснить особенности искрообразования контактного коммутирующего устройства.

45. Пояснить принцип действия многослойного экрана.

46. Как работают схемы искрогашения контактного коммутирующего устройства 47. Дать определение теплового режима устройств электроавтоматики.

48. Какие методы подавления электромагнитных помех применяются в коллекторных микродвигателях постоянного тока БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Князев А.Д., Кечиев Л.Н., Пертов Б.В.. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости.М.: Радио и связь, 1989.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.