Разработка микропроцессорного контроллера-компенсатора реактивной мощности
Принцип автоматической компенсации реактивной мощности. Ее промышленные потребители. Положения проектирования микропроцессорных устройств управления в электрических сетях. Структура компенсатора. Проектирование алгоритмов управляющего воздействия.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.11.2017 |
| Размер файла | 484,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
- План
- Введение
- 1. Общесистемный раздел
- 1.1 Компенсация реактивной мощности
- 1.2 Промышленные потребители реактивной мощности
- 1.3 Устройства компенсации реактивной мощности
- 1.4 Основные положения проектирования микропроцессорных устройств
- 2. Специальный раздел
- 2.1 Техническое задание на разработку контроллера-компенсатора реактивной мощности
- 2.2 Общая характеристика
- 2.3 Обоснование элементной базы
- 2.3.1 Микропроцессор и микропроцессорный комплект
- 2.3.2 Память и логические элементы
- 2.3.3 Силовые элементы
- 2.4 Аппаратные средства контроллера
- 2.4.1 Плата контроллера
- 2.4.2 Плата тиристорного управления
- 2.4.3 Блок питания
- 2.4.4 Подключение контроллера-компенсатора
- 2.5 Алгоритмы контроля и управления
- 2.5.1 Измерение тока, напряжения и угла
- 2.5.2 Принцип управления конденсаторной установкой
- 2.6 Программное обеспечение контроллера
- 2.6.1 Структура программного обеспечения
- 2.6.2 Распределение адресного пространства
- 3. Технологический раздел
- 3.1 Технология разработки электронных плат контроллера
- 3.2 Технология разработки программного обеспечения
- 3.3 Аппаратные средства отладки
- 3.4 Программные средства отладки
- 3.5 Конструктивное исполнение
- 3.6 Методика поиска неисправностей
- Заключение
- Литература
Введение
В настоящее время в промышленности остро встают вопросы экономии энергоресурсов. В связи с этим популярностью пользуются автоматические устройства, позволяющие экономить электроэнергию.
Экономическая целесообразность автоматической компенсации реактивной мощности заключается в следующем:
На производстве, не оснащенном компенсатором, в рабочее время значение cos составляет 0.75...0.80. Чтобы обеспечить напряжение 380 В на трансформаторах подстанции завышают напряжение (задействуя дополнительные витки). Однако в нерабочее время, когда cos = 0.96...0.98, это оборачивается напряжением в сети 410 В. Поэтому необходимо поддерживать напряжение 380 В и cos = 0.98 при отключенных витках. Автоматическая компенсация реактивной мощности обеспечивает экономию электроэнергии на 10-12 %.
И наиболее существенный аргумент в пользу разработки автоматического устройства компенсации реактивной мощности, но, к сожалению, менее поддающийся экономическому учету - это значительное увеличение продолжительности службы электрооборудования за счет стабилизации напряжения питания.
Задача компенсации реактивной мощности очень сложна [1, 2]. Устройство должно работать круглосуточно, включая выходные и праздничные дни, не нуждаться в обслуживании, не требовать перенастройки при сезонном изменении энергопотребления. Оно должно контролировать величины тока, напряжения, угла и управлять этими параметрами.
Промышленные средства компенсации реактивной мощности не обеспечивают качественного управления. С настоящей задачей может справится только микропроцессорная система управления. Поэтому темой данной дипломной работы является разработка микропроцессорного контроллера-компенсатора реактивной мощности.
Список сокращений:
БИС - большая интегральная схема.
БК - батарея конденсаторов.
МП - микропроцессор.
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство.
МБР - многорежимный буферный регистр.
УСАПП - универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик.
ПТ - программируемый таймер.
ССЛ - схема связи с линией.
ЭВМ - электронная вычислительная машина.
ППИ - программируемый параллельный интерфейс.
РМ - реактивная мощность.
ПП - печатная плата.
1. Общесистемный раздел
В настоящем разделе рассматриваются вопросы компенсации реактивной мощности промышленных сетей, проводится анализ известных автоматических устройств компенсации реактивной мощности. Выделены основные задачи, решаемые при проектировании микропроцессорных устройств управления, используемая для разработки контроллера - компенсатора реактивной мощности.
1.1 Компенсация реактивной мощности
Мероприятия по компенсации реактивной мощности приобретают в современных условиях всевозрастающее значение. Они являются одним из эффективных средств, направленных на решение важнейшей задачи - экономии топливно-энергетических ресурсов.
Компенсация реактивной мощности обеспечивает разгрузку генераторов электростанций, питающих и распределительных сетей и трансформаторов от реактивных токов, и тем самым уменьшение потерь мощности, электроэнергии и напряжения в линиях и трансформаторах и, следовательно, увеличение их пропускной способности [1].
Остановимся кратко на физической сущности реактивной мощности и возможности её компенсации.
Проблема появления и компенсации реактивной мощности возникает только в сетях переменного тока. Известно, что прохождение переменного тока всегда сопровождается возникновением переменного, пульсирующего с частотой тока магнитного потока. Пульсация (изменение) магнитного потока неизбежно сопровождается возникновением электродвижущей силы самоиндукции, действие которой всегда направлено против изменений тока, проходящего в электрической цепи. Это и является индуктивной нагрузкой XL, вызывающей отставание во времени изменений переменного тока от изменений переменного напряжения на так называемый угол сдвига фаз .
Рисунок 1.1.1. Сдвиг фаз между напряжением и током в цепи переменного тока
На рисунке 1.1.1. приведена векторная диаграмма мгновенных значений напряжения и тока в цепи переменного тока с индуктивной нагрузкой.
Индуктивная нагрузка, вызываемая явлением самоиндукции, в цепи переменного тока всегда имеет место, так как для прохождения переменного тока проводники цепи представляют не только активное R, но и индуктивное XL сопротивления. Основное индуктивное сопротивление или индуктивную нагрузку в сетях переменного тока представляют машины и аппараты, действие которых основано на использовании магнитного потока: трансформаторы, реакторы, электродвигатели, индукционные электрические печи и т.п. Они и являются основными потребителями индуктивной, или, как принято называть, реактивной, мощности Q.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Таким образом, в сети переменного тока имеются потребители активной P и реактивной Q мощности. Потребителями активной мощности являются потребители, предназначенные для преобразования энергии электрического тока в механическую работу (электродвигатели), в тепло (электрические печи, нагревательные приборы), в свет (источники света), в химические реакции (электролиз, гальваника). Активная мощность выражается формулой для однофазного тока и для трёхфазного тока:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Из рисунка 1.1.1. видно, что
I cos = Ia,
где Ia представляет собой активную составляющую полного тока, совпадающую по фазе с напряжением сети, а:
I cos = Ip,
где Ip - реактивная составляющая тока, отстающая от напряжения сети на угол 90.
Реактивная мощность Q в цепи переменного тока необходима для создания магнитного потока в трансформаторах, электродвигателях и других потребителях, а также для преодоления индуктивного сопротивления проводников цепи переменного тока. При отсутствии устройств для компенсации реактивной мощности её вынуждены давать генераторы электрических станций. Но так как обмотка генераторов рассчитана из условий допустимого нагрева на определённую силу тока, а механическая часть генераторов и первичных двигателей - на определённую активную мощность, то наличие с сети реактивной мощности и, следовательно, реактивного тока Ip приводит, с одной стороны, к недоиспользованию обмотки генераторов по активному току и, следовательно, к недоиспользованию генераторов и первичных двигателей по активной мощности, на которую они рассчитаны, а с другой - реактивная составляющая тока, проходя по всем элементам сети от генераторов до потребителей, вызывает дополнительные потери мощности, электроэнергии и напряжения.
Рассмотрим основные потребители реактивной мощности промышленных сетей и их особенности.
1.2 Промышленные потребители реактивной мощности
Потребителями реактивной мощности (РМ) являются все электроприёмники, у которых кривая синусоидального тока отстает от кривой синусоидального напряжения на фазовый угол . Для большинства потребителей РМ значение фазового угла зависит от реактивного сопротивления электроприёмников и определяется полным сопротивлением фазы. К таким электроприёмникам относятся асинхронные двигатели, трансформаторы, линии электропередачи, осветительные сети с газоразрядными лампами и др. Для других потребителей РМ значение фазового угла не зависит от реактивного сопротивления и определяется степенью регулирования преобразованного напряжения и коэффициентом искажения, определяющим гармонический состав кривой тока. В первую очередь это относится к тиристорным преобразовательным установкам. При сеточном регулировании выпрямленного напряжения величина реактивной мощности, потребляемая преобразовательной установкой, также зависит не столько от индуктивного сопротивления анодных цепей, сколько от пределов регулирования выпрямленного напряжения.
В электросетях промышленных предприятий большинство электроприёмников наряду с активной мощностью потребляет и реактивную. Более того, имеется ряд токоприемников, у которых значение потребляемой РМ превышает значение потребляемой ими активной мощности.
Не всеми электроприемниками реактивная мощность используется одинаково. Одним из них реактивная мощность необходима для создания электромагнитных полей. Например, при отсутствии реактивной мощности не будут вращаться ротор асинхронного двигателя, диск счетчиков активной и реактивной энергии и т. п., поскольку вращающий момент этих электроприемников создается вращающимся магнитным полем.
При отсутствии реактивной составляющей полного сопротивления фазы невозможен устойчивый процесс термической обработки и расплавления металла в индукционных электропечах, а в некоторых случаях, например при электросварке, реактивная составляющая необходима для создания крутопадающих внешних характеристик сварочных агрегатов.
В других звеньях системы электроснабжения, таких, как силовые трансформаторы, линии электропередачи, осветительные приборы с газоразрядными лампами, условно считается, что реактивная мощность теряется. В действительности же в этих звеньях электросети происходят пульсации реактивной мощности из электрических полей элементов электроснабжения в магнитные поля и обратно. Подобная условность позволяет в энергосистемах считать, что потребителями РМ являются не только токоприемники, но и элементы электросети.
В промышленных электросетях потребителями РМ являются:
- маломощные асинхронные двигатели (номинальной мощностью до 5 кВт), на долю которых приходится примерно 30 % РМ;
- асинхронные двигатели средней и большой мощности (номинальной мощностью свыше 5 кВт), потребляющие примерно 20 % РМ;
- силовые трансформаторы, на долю которых приходится около 25 % РМ;
- осветительные токоприемники с газоразрядными лампами, потребляющие около 10 % РМ;
- электропечные установки, потребляющие около 5 % РМ;
- линии электропередачи и распределительные электросети, потребляющие около 5 % РМ;
- сварочные трансформаторы и регуляторы, потребляющие примерно 2 % РМ;
- преобразовательные установки, на долю которых приходится около 2 % РМ;
- различные индуктивные приборы и им подобные реактивные элементы, на долю которых приходится примерно 1 % РМ.
1.3 Устройства компенсации реактивной мощности
При регулировании РМ на стороне напряжением выше 1000 В встречаются значительно большие трудности, чем при регулировании низковольтных конденсаторов, поскольку при автоматизации процесса включения и отключения конденсаторов возникает необходимость в достаточно сложных и дорогостоящих переключающих аппаратах. В связи с острой необходимостью автоматического регулирования РМ в высоковольтных сетях используется автоматически управляемое устройство АРКОН, предназначенное для работы совместно с комплектными конденсаторными установками или с отдельными конденсаторными батареями как в электросетях 6-10 кВ, так и в сетях до 1000 В. Обычно регулятором АРКОН комплектуются установки напряжением 380 В.
Устройство АРКОН осуществляет автоматическое регулирование по напряжению с коррекцией с коррекцией или без коррекции реактивным (активным) током и по реактивному току и предназначено для работы при температуре окружающего воздуха от - 40 до + 40С, относительной влажности воздуха до 80 % при 20С. Пределы регулирования установки отключения составляют 90-120 % номинального напряжения, а пределы регулирования установки включения 94-99,5 % напряжения установки на отключение [1]. Установка форсировки регулируется в пределах 70-90 % напряжения установки на отключение.
Рисунок 1.3.1. Структурная схема устройства АРКОН: 1 - командный блок; 2 - программный блок; 3 - приставки
На рисунке 1.3.1. показана структурная схема устройства АРКОН. Из рисунка видно, что устройство состоит из двух частей: командного и управляемого им программного блока. Командный блок в зависимости от величины входного сигнала выдаёт программному блоку команды включения и отключения.
Программный блок осуществляет последовательное включение или отключение отдельных секций БК и представляет собой набор идентичных приставок, число которых равно числу подключаемых секций БК. Максимальное число ступеней регулирования устройства равно 15. Регулирование - программное, по единичному или двоичному коду.
При регулировании по единичному коду соотношение мощностей секций БК выбирается равным 1:1:1, а по двоичному коду 1:2:4. По единичному коду каждая приставка управляет одним аппаратом, а по двоичному - один аппарат включает и отключает несколько секций, что требует применения более мощных контакторов, а также больших затрат на цветной металл из-за увеличения сечения питающих магистралей.
На рисунке 1.3.2. представлена структурная схема из трёх приставок, включённых по единичному коду 1:1:1. При единичном коде можно подключить все 15 приставок, в то время как при двоичном - 4 приставки. Устройство наряду с нормальным включением секций обеспечивает и форсированное их включение при снижении напряжения ниже заданного уровня.
Рисунок 1.3.2. Структурная схема из трёх приставок устройства АРКОН, включённая по единичному коду 1:1:1
Принцип работы структурной схемы (рисунок 1.3.2.) заключается в следующем. В исходном состоянии левые части триггеров Тг 1, Тг 2 и Тг 3 открыты, а правые - закрыты. Команда "Включение" поступает с командного блока или от кнопки ручного управления на один из входов логических элементов И 1, И 2 и И 3 каждой приставки. На другой вход логического элемента поступает сигнал запрета с триггера предыдущей приставки. Первый импульс команды "Включение" поступает только на триггер Тг 1 первой приставки, переключая его. Триггер выдаёт команду на включение секции БК, а также даёт разрешение на логический элемент И 2 второй приставки. Второй импульс команды "Включение" оставляет без изменения триггер первой приставки и переключает триггер Тг 2 второй приставки, который даёт команду на включение второй секции БК, а также выдаёт разрешение на логический элемент И 3 третьей приставки. Третий импульс переключает триггер Тг 3 третьей приставки, в результате чего включается третья секция БК.
Отключение секций БК происходит при поступлении с командного блока или кнопки ручного управления сигналов "Отключение". Работа устройства будет происходить аналогично команде "Включение", но в обратном порядке. Сначала переключается триггер третьей приставки, который дает разрешение на логический элемент И'2 второй приставки и отключает третью секцию БК. Вторым импульсом "Отключение" переключается триггер второй приставки, который даёт разрешение на элемент И'1 первой приставки и отключает вторую секцию БК. Третьим импульсом "Отключение" переключается триггер первой приставки, который отключает первую секцию БК.
Автоматическое регулирование секциями БК с помощью устройства АРКОН в значительной мере зависит от связи между напряжением и нагрузкой. При выборе установок необходимо пользоваться диаграммой работы АРКОН, отражающей зависимость напряжения на измерительном органе устройства от нагрузки и напряжения сети.
Устройство АРКОН имеет небольшие габаритные размеры и массу: габарит командного блока составляет 290х 325х 216 мм, приставки - 130х 160х 210 мм; масса командного блока - 10 кг; приставки - 4 кг.
Помимо устройства АРКОН Рижским заводом "Энергоавтоматика" выпускается устройство ВАКО (выключатель автоматический конденсаторов), который осуществляет автоматическое включение и отключение БК в функции среднего значения полного (или скомпенсированного) тока нагрузки и служит для применения во внутренних электросетях предприятий.
Режим регулирования КУ, оснащённых устройством ВАКО, зависит от графика реактивных нагрузок электроприёмников, степени их загрузки и величины РМ до компенсации (необходимо знать значения cos или tg до компенсации). Эти данные позволяют выбирать установки включения и отключения регулятора для обеспечения оптимального режима регулирования БК.
Устройство ВАКО обеспечивает одно- или двухступенчатое регулирование (при помощи двух БК с разными пределами установок регулятора) двумя способами.
Первый способ обеспечивает регулирование по полному току нагрузки, когда по заводской схеме токовый элемент подсоединяется к параллельно соединённым двум трансформаторам тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Данный способ целесообразно использовать при возможности установки двух трансформаторов тока.
Второй способ обеспечивает регулирование по скомпенсированному току нагрузки, когда по заводской схеме токовый элемент подсоединяется к одному трансформатору тока. Данный способ по исполнению более прост, чем предыдущий, но даёт худшее качество регулирования и меньший эффект от компенсации РМ.
Установки включения и отключения устройства ВАКО выбираются независимо друг от друга.
Помимо автоматического регулирования РМ по току нагрузки устройство ВАКО осуществляет аварийный контроль по уровню напряжения и отключает БК (или блокирует её включение) при превышении напряжения сети более чем на 10 % сверх номинального значения.
Рассмотренные выше устройства автоматического регулирования РМ обладают рядом недостатков. Так, опыт работы устройства АРКОН показал, что для успешной эксплуатации устройства необходимы квалифицированные специалисты, поскольку оно является сложным в настройке. АРКОН настраивается под конкретную электрическую сеть. Из-за плохой настройки устройства снижается качество регулирования. Монтаж регулятора АРКОН очень трудоёмкий. Другие устройства компенсации реактивной мощности в том числе ВАКО вообще не выдерживают критики.
Прежде чем приступить к разработке автоматического устройства, лишённого перечисленных выше недостатков, необходимо определить основные положения проектирования микропроцессорных систем.
1.4 Основные положения проектирования микропроцессорных устройств
В устройствах управления объектами (контроллерах) на основе МП аппаратные средства и программное обеспечение существуют в форме неделимого аппаратно-программного комплекса. При проектировании контроллеров приходится решать одну из самых сложных задач разработки, а именно задачу оптимального распределения функций контроллера между аппаратными средствами и программным обеспечением. Решение этой задачи осложняется тем, что взаимосвязь и взаимовлияние аппаратных средств и программного обеспечения в микропроцессорной технике претерпевают динамичные изменения. Если в начале развития МП - техники определяющим было правило, в соответствии с которым аппаратные средства обеспечивают производительность, а программное обеспечение - дешевизну изделия, то в настоящее время это правило нуждается в серьёзной корректировке. Так как МП представляет собой стандартный массовый (относительно недорогой) логический блок, конкретное назначение которого определяет пользователь с помощью программного обеспечения, то с ростом степени интеграции и, следовательно, функционально-логических возможностей МП резко понижается стоимость изделия в пересчёте на выполняемую функцию, что в конечном итоге и обеспечивает достижение высоких технико-экономических показателей изделий на МП. При этом затраты на разработку программного обеспечения изделия в 2-10 раз превышают (за время жизни изделия) затраты на приобретение и изготовление аппаратных средств [3].
В настоящее время наибольшее распространение получил методологический приём, при котором весь цикл разработки контроллеров рассматривается как последовательность трёх фаз проектирования:
1. Анализ задачи и выбора (и/или разработки) аппаратных средств контроллера;
2. Разработка прикладного программного обеспечения;
3. Комплексирование аппаратных средств и программного обеспечения в прототипе контроллера и его отладки.
Фаза разработки программного обеспечения, т.е. фаза прикладных программ, в свою очередь, разбивается на два существенно различных этапа:
- От постановки задачи к исходной программе;
- От исходной программы к объектному модулю.
Этап разработки "от исходной программы к объектному модулю" имеет целью получение машинных кодов прикладных программ, работающих в МП. Этот этап разработки прикладного программного обеспечения легко поддаётся формализации и поддержан всей мощью системного программного обеспечения МП, направленного на автоматизацию процесса получения прикладных программ. В состав средств системного программного обеспечения входят трансляторы с различных алгоритмических языков высокого уровня, ассемблеры, редакторы текстов, программы - отладчики, программы - документаторы, и т.д. Наличие всех этих системных средств придаёт инженерной работе на этом этапе проектирования контроллеров характер простого конструирования, без большого объёма творческой инженерной деятельности. Так как на конечном изделии (контроллере) имеются только "голый" МП и средства его сопряжения с объектом, то выполнять отладку разрабатываемого прикладного программного обеспечения на нём невозможно (из-за отсутствия средств ввода, вывода, ОЗУ большой ёмкости и операционной системы), и, следовательно, разработчик вынужден обращаться к средствам вычислительной техники для выполнения всех формализуемых стадий разработки: трансляции, редактирования, отладки, загрузки объектных кодов в программируемую постоянную память МП. Попутно отметим, что системные средства автоматизации разработки прикладных программ МП на этапе "от исходной программы к объектному модулю" широко распространены и существуют в среде операционных систем микроЭВМ и присутствуют в операционных системах персональных компьютеров как отдельные пакеты инженерных программ [4].
Совсем по-другому выглядит инженерный труд на этапе разработки программного обеспечения "от постановки задачи к исходной программе", так как он практически не поддаётся формализации и, следовательно, не может быть автоматизирован. Проектная работа здесь носит творческий характер, изобилует решениями, имеющими сугубо субъективную окраску, и решениями, продиктованными конъюнктурными соображениями. В силу перечисленных обстоятельств именно на этапе проектирования "от постановки задачи к исходной программе" разработчик сталкивается с наибольшим количеством трудностей.
Качество получаемого прикладного программного обеспечения контроллера всецело зависит от уровня проектных решений, принятых на этапе "от постановки задачи к исходной программе". Уровень проектных решений, в свою очередь, из - за отсутствия теории проектирования программируемых контроллеров определяется только опытом, квалификацией и интуицией разработчика. Однако накопленный опыт убеждает в том, что систематический подход к процессу разработки прикладных программ для контроллеров обеспечивает достижение хороших результатов даже начинающими разработчиками.
2. Специальный раздел
В настоящем разделе приведено техническое задание на разработку контроллера компенсатора. Выбирается и обосновывается элементная база контроллера. Разрабатываются аппаратные средства и программное обеспечение контроллера. Рассмотрена технология отладки аппаратных и программных средств.
2.1 Техническое задание на разработку контроллера-компенсатора реактивной мощности
Разработать микропроцессорную систему, которая удовлетворяла бы следующим требованиям:
1. Функции устройства:
- контроль тока;
- контроль напряжения;
- контроль угла ;
- управление конденсаторной батареей с целью компенсации реактивной составляющей нагрузки.
2. Требования к входным / выходным сигналам:
- сигнал тока от трансформатора тока типа ТК (ТШ) 200-2000 / 5 А с максимальным значением напряжения не более 40 В;
- сигнал напряжения до 420 В;
- 16 выходных сигналов, обеспечивающих включение магнитных пускателей 2-5 типоразмера с питанием катушек 220 или 380 Вольт;
- выходной сигнал бесконтактный, тиристорный;
- оптронная развязка выходных и входных сигналов.
3. Точность измерения:
- погрешность измерения тока не выше 5 %;
- погрешность измерения напряжения не выше 5 %;
- погрешность измерения угла не выше 0,5 %;
4. Требования к регулированию:
- дискретность управления - настраиваемая от 30 секунд до 8 минут;
- регулирование с учётом тока, напряжения, угла ;
- включение конденсаторов - последовательное.
5. Сервис и режим работы:
- индикация количества подключенных конденсаторов на светодиодах;
- связь с ЭВМ верхнего уровня по RS - 232C;
- установка задания на регулирование с помощью микропереключателей;
- режим работы круглосуточный;
- место монтажа - силовой электрошкаф.
6. Энергетические параметры:
- потребляемая мощность, не более 7 ВА;
- напряжение источников питания, +5 В;
- напряжение источника питания для линий связи, +12 В, - 12 В;
- предельные отклонения, не более 5 %.
7. Объёмно весовые показатели:
- габаритные размеры, не более 400х 200х 150 мм.;
- масса, не более 2 кг.
8. Показатели устойчивости к внешним воздействиям:
- рабочая температура:
· пониженная - минус 10С;
· повышенная - плюс 50С.
- синусоидальная вибрация:
· диапазон частот, 1-80 Гц;
· амплитуда ускорения, 20(2) м/с 2.
- атмосферное давление, от 630 до 800 мм. рт. ст.
9. Показатели надёжности:
- средняя наработка на отказ, не менее 10000 ч.;
- средняя наработка на сбой, не менее 500 ч.;
- среднее время восстановления работоспособного состояния, не более 1 ч.;
- средний срок службы с учётом восстановительных работ, не менее 10 лет;
- коэффициент технического использования - 0,99.
10. Ремонтопригодность: изделие ремонтопригодно.
2.2 Общая характеристика
Контроллер представляет собой микропроцессорную систему управления.
Контроллер выполняет следующие функции:
· контроль тока и напряжения в 3х фазной сети,
· вычисление на их основе угла ФИ между активной и реактивной составляющих полной мощности;
· управление электромагнитными коммутаторами (до 16 штук), подключающими емкости конденсаторной установки;
· светодиодная индикация числа подключенных конденсаторов.
Контроллер измеряет напряжение между фазами А и В и ток фазы А (с помощью токового трансформатора). Внутренняя частота синхронизации микропроцессорной системы 2.5 МГц позволяет с высокой точностью отслеживать синусоиды тока и напряжения, вычислять их величины и угол сдвига ФИ.
Измерительная часть схемы контроллера не содержит аналоговых элементов, что делает ее надежной и помехозащищенной, сводит настройку измерительных цепей к минимуму. Погрешность измерения cos не более 0.5 %, тока и напряжения не более 5 %.
Измерительная схема построена так, что изменение энергопотребления с расширением производства не требуют перенастройки контроллера.
Выходные цепи контроллера реализованы на базе тиристоров, позволяющих коммутировать напряжение питания катушек электромагнитных коммутаторов 380В или 220В.
Емкости конденсаторной батареи контроллер подключает/отключает последовательно по одной, что практически исключает в электросети переходные процессы, вызванные коммутацией. Интервал управления от 30 секунд до 8 минут задается микропереключателями при наладке. Для равномерного износа электромагнитных коммутаторов в контроллере предусмотрен прямой и обратный порядок их включения (микропереключатель).
Также микропереключателями при наладке задается требуемая величина , ее знак и точность стабилизации (зона нечувствительности).
Контроллер управляет компенсацией реактивной мощности по углу с коррекцией по величине тока. При наличии определенного рассогласования между заданным и текущим углом , но отсутствии нагрузки в сети контроллер не будет пытаться уменьшить . Это значит, что в часы минимального энергопотребления (выходные дни, ночная смена, обеденный перерыв) контроллер отключит конденсаторы.
Контроллер не возобновит регулирования, пока ток в сети не превысит установленного значения.
Контроллер также обеспечивает защиту сети от перенапряжения. Если напряжение питания превысит 380 В +10 % контроллер прекратит компенсировать реактивную мощность и перейдет в режим стабилизации напряжения.
2.3 Обоснование элементной базы
2.3.1 Микропроцессор и микропроцессорный комплект
При разработке контроллера - компенсатора был выбран микропроцессор К 1821ВМ 85А (Intel 8085), хорошо зарекомендовавший себя в промышленных устройствах управления. Основными достоинствами этого микропроцессора является низкая потребляемая мощность - 0.2 Вт, высокая надёжность и помехозащищённость. Микропроцессор имеет одно напряжение питания, возможность последовательного ввода-вывода данных, встроенные тактовый генератор, системный контроллер и шинный формирователь [5].
Адресная шина микропроцессора 8085. В большинстве 8 - разрядных микропроцессоров каждой линии шины адреса соответствует свой вывод корпуса. Независимо от режима работы микропроцессора вывод A0 всегда выполняет функцию A0. Это упрощает применение 16 - разрядной шины адреса: 16 выводов корпуса группируют в соответствии со своим назначением и объединяют в системную шину адреса. В микропроцессоре 8085 используется другой принцип организации адресной шины - временное мультиплексирование функций, выполняемых выводами корпуса. Одни и те же выводы в различные моменты времени могут выполнять различные функции. Это позволяет "увеличить" число выводов 40 - выводного микропроцессора [6].
Восемь мультиплексируемых выводов микропроцессора 8085 выполняют функции шины данных или служат младшими разрядами шины адреса. Они служат для выдачи адреса из микропроцессора или для ввода - вывода данных. На рисунке 2.3.1.1. эти выводы обозначены AD0 - AD7. Восемь старших разрядов системной шины адреса A8 - A15 служат только для выдачи адреса.
Если применяется мультиплексирование выводов микропроцессора, необходимо блокировать появление на них данных AD0 - AD7 при выдаче разрядов адреса A0 - A7. Для блокировки нужно точно знать, когда по этим выводам передаются разряды адреса. Для этого служит специальный вывод корпуса микропроцессора (вывод 30), обозначенный ALE (разрешение записи адреса). Сигнал ALE обычно равен логическому 0 и устанавливается в состояние логической 1 только тогда, когда по выводам AD0 - AD7 микропроцессора 8085 передаётся младший байт адреса A0 - A7. К моменту сброса сигнала ALE адрес с выводов должен быть записан в устройство, для которого он предназначен.
Трёхстабильные буферы 74LS367 используются для буферирования только старших разрядов адреса A8 - A15, адресные линии A0 - A7 буферируются регистром 74LS374. Регистр 74LS374 является одновременно и регистром, и буфером.
В технической документации микропроцессора 8085 обусловливается, что адрес должен выдаваться по заднему фронту сигнала ALE. Однако запись данных в 8- разрядный регистр 74LS374 осуществляется по переднему фронту тактового импульса. Чтобы записать разряды адреса A0 - A7 в 8 - разрядный регистр 74LS374 по заднему фронту сигнала ALE, этот сигнал необходимо инвертировать.
Иногда используется регистр другого типа, разрешающий передачу данных на выходе Q в том случае, когда тактовый импульс соответствует логической единице. При сбросе тактового импульса данные на выходе этого регистра остаются неизменными. Таким регистром является ИС 74LS373, которая позволяет выдавать информацию на шину адреса сразу же после выдачи адреса микропроцессором 8085.
Рисунок 2.3.1.1. Условное графическое обозначение микропрцессора К1821ВМ85А (Intel 8085)
Для стробирования поступающего из микропроцессора 8085 адреса можно использовать регистры любых типов при условии, что выходные токи регистров не вызывают перегрузки адресных выводов A0 - A7 микропроцессора.
Буферированная шина данных микропроцессора 8085. Мультиплексируемую шину данных микропроцессора 8085 можно буферировать. Пусть в качестве буфера шины данных используется схема 74LS245. Если микропроцессор работает в режиме приёма данных, то сигнал RD на выводе 32 имеет активный низкий уровень. Этот сигнал поступает на вход DIR схемы 74LS245.
Шина управления микропроцессора 8085. Рассмотрим третью шину управления микропроцессора 8085. Будем считать, что шина управления состоит из четырёх линий для передачи следующих сигналов: чтение данных из памяти MEMR; запись данных в память MEMW; чтение данных из порта ввода IOR; запись данных в порт вывода IOW. Для формирования шины управления используются управляющие выводы микропроцессора 8085 IO/M (вывод 34), RD (вывод 32) и WR (вывод 31). Логические уровни сигналов управления микропроцессора 8085 приведены в таблице 2.2.1.1.
Таблица 2.2.1.1. Логические уровни сигналов управления МП К 1821ВМ 85А (Intel 8085)
|
Системная операция |
Вывод 32 |
Вывод 31 |
Вывод 34 |
|
|
IOR |
0 |
1 |
1 |
|
|
IOW |
1 |
0 |
1 |
|
|
MEMR |
0 |
1 |
0 |
|
|
MEMW |
1 |
0 |
0 |
Сигнал IO/M равен логической 1, если осуществляется операция чтения данных из устройства ввода (IOR) или запись данных в устройство ввода (IOW). При выполнении операции чтения данных из памяти (MEMR) или записи данных в память (MEMW) сигнал IO/M равен логическому 0.
Сигналы RD и WR имеют активный уровень (логический 0), когда в системе выполняется операция, соответствующая назначению вывода.
Так как микропроцессор К 1821ВМ 85А совместим по архитектуре и системе команд с микропроцессором КР 580ВМ 80А используем ИС серии К 580. К ним относятся такие микросхемы как КР 580ИР 82 (буферный регистр), КР 580ВВ 55А (программируемый параллельный интерфейс), КР 580ВИ 53 (трехканальный программируемый таймер), КР 580ВВ 51А (универсальный синхронно-асинхронный приёмопередатчик).
2.3.2 Память и логические элементы
Ниже приведены данные о выбранных микросхемах памяти и ИС логических элементов. Выбор микросхем был сделан исходя из функциональных требований и требований к энергопотреблению.
К 573РФ 4 - репрограммируемое ПЗУ.
Схема К 573РФ 4 относится к серии репрограммируемых постоянных ЗУ с длительным сроком хранения информации при включённом и выключенном источнике питания, с электрической записью информации и стиранием информации ультрафиолетовым светом. Она выполнена по nМОП - технологии "с плавающим" затвором [7].
Условное графическое обозначение микросхемы К 573РФ 4 представлено на рисунке 2.3.2.1.
Рисунок 2.3.2.1. Условное графическое обозначение К573РФ4: Назначение выводов: 2, 3 - 10, 21, 23, 24, 25 - адресные входы; 11 - 13, 15 - 19 - входы - выходы данных; 20 - выбор микросхемы; 22 - разрешение по выходу; 27 - сигнал программирования; 28 - напряжение питания; 1 - напряжение программирования; 14 - общий; 26 - свободный
В таблице 2.3.2.1 приведена таблица истинности микросхемы К 573РФ 4.
Таблица 2.3.2.1. Таблица истинности микросхемы К 573РФ 4
|
CS |
CEO |
PR |
A0 - A12 |
UPR |
D0 - D7 |
Режим работы |
|
|
H |
X |
X |
X |
UCC |
Roff |
Хранение (невыбор) |
|
|
L |
L |
H |
A |
UCC |
Выходные данные в прямом коде |
Считывание |
|
|
L |
H |
H |
A |
UCC |
Roff |
Отключение выходов |
|
|
L |
H |
L |
A |
21,5 0,5B |
Входные данные в прямом коде |
Программирование |
|
|
L |
H |
H |
A |
21,5 0,5B |
Roff |
Запрет программирования |
|
|
H |
H |
L |
A |
21,5 0,5B |
Roff |
Запрет программирования |
Параметры микросхемы К 573РФ 4.
Информационная ёмкость 64 Кбит
Организация, слов разрядов 8192 8
Время выборки адреса не более 300 нс.
Время выборки разрешения не более 120 нс.
Время хранения информации:
при включённых источниках питания не менее 25000 ч.
при выключённых источниках питания не менее 100000 ч.
Напряжение питания UCC = 5В 5 %
Напряжение программирования UPR = 5В 5 %
Суммарная потребляемая мощность не более 420 мВт.
Диапазон температур - 45 … +70С
Выход: три состояния
Совместимость по входу и выходу с ТТЛ схемами
Тип корпуса: металлокерамический
КР 537РУ 10 - статическое ОЗУ.
Микросхема КР 537РУ 10 относится к группе асинхронных. Она имеет словарную организацию и допускает запись (считывание) информации восьмиразрядными словами. Входы и выходы совмещены, и поэтому соответствующие выводы микросхем обладают свойством двунаправленной проводимости. Записываемая и считываемая информация вводится в микросхему и выводится из неё по одним линиям, что определяет мультиплексный режим работы [8].
Рисунок 2.3.2.2. Условное графическое обозначение К537РУ10. Назначение выводов: 1-8, 19, 22, 23 - адресные входы; 9 - 11, 13 - 17 - входы - выходы данных; 18 - выбор микросхемы; 20 - разрешение по выходу; 21 - сигнал записи - считывания; 24 - напряжение питания; 12 - общий
Другой особенностью этой микросхемы является наличие дополнительного сигнала управления СЕО состоянием выхода. Он может подаваться одновременно с сигналом выбора CS или с некоторой задержкой. Из таблицы 2.3.2.2. видно, что отсутствие разрешающего значения этого сигнала не позволяет вывести считываемую информацию. В этом случае выходы находятся в третьем состоянии. При наличии всех необходимых для считывания сигналов только в момент поступления разрешающего сигнала СЕО выходы переходят в функциональное состояние и спустя время tA(CEO) на них появляется информация.
Таблица 2.3.2.2. Таблица истинности микросхемы К 537РУ 10
|
CS |
CEO |
PR |
A0 - A12 |
UPR |
D0 - D7 |
Режим работы |
|
|
H |
X |
X |
X |
UCC |
Roff |
Хранение |
|
|
L |
X |
L |
A |
UCC |
L |
Запись 0 |
|
|
L |
X |
L |
A |
UCC |
H |
Запись 1 |
|
|
L |
L |
H |
A |
21,5 0,5B |
Данные в прямом коде |
Считывание |
|
|
L |
H |
H |
A |
21,5 0,5B |
Roff |
Запрет выхода |
Параметры микросхемы К 537РУ 10.
Информационная ёмкость 16384 бит
Организация 2048 слов 8 разрядов
Время выборки адреса не более 220 нс.
Напряжение питания UCC = 5В 5 %
Потребляемая мощность:
в режиме обращения 370 мВт.
в режиме хранения:
при UCC = 5,25 В 5,25 мВт.
при UCC = 2 В 0,6 мВт.
Диапазон температур - 10 … +70С
Выход три состояния
Совместимость по входу и выходу с ТТЛ- и КМОП- схемами
Тип корпуса пластмассовый
К 555ИД 7 - двоичный дешифратор (К 531, К 555)
Микросхема К 555ИД 7 (условное графическое обозначение и назначение выводов представлено на рисунке 2.3.2.3.) обеспечивает преобразование 3 - разрядного двоично-десятичного числа в десятичное число от 0 до 7 на последовательности выходов дешифратора. Трёхвходовая первая ступень выполнена на шести инверторах, восьмивыходная вторая ступень - на восьми логических элементах И - НЕ. Выход дешифратора выбранного канала имеет низкий уровень, остальные выходы - высокий.
Рисунок 2.3.2.3. Условное графическое обозначение К555ИД7. Выводы: 1 - 3 - информационные выходы; 4 - 6 входы разрешения; 8 - общий; 7, 9 - 15 - выходы; 16 - Uп
Дешифратор имеет шину разрешения, поэтому ЛЭ И - НЕ второй ступени выполнены с четырьмя входами (один вход разрешения дополнительно к трём входам адреса канала). Шина разрешения дешифратора управляется 3 - разрядным числом в функции
.
Вход Е 1 может быть использован в качестве входа выбора данного дешифратора, входы Е 2, Е 3 в качестве входов разрешения. Функционирование дешифратора разрешено при логической 1 на входе Е 1 и логическом 0 на входах Е 2, Е 3. Такая организация шины разрешения обеспечивает возможность каскадирования дешифраторов и реализации различных вариантов управления и демультиплексирования одного канала на восемь.
К 555ЛЕ 4 - три логических элемента 3ИЛИ - НЕ (К 155, К 555, КМ 555) К 155ИД 3 - дешифратор - мультиплексор 4 на 16.
Рисунок 2.3.2.8. Условное графическое обозначение К555ЛЕ4. Назначение выводов: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 13 - входы; 8, 10, 12 - выходы; 7 - общий; 14 - Uп
Дешифратор К 155ИД 3 (условное графическое обозначение и назначение выводов представлено на рисунке 2.3.2.4.) выполняет две функции:
Рисунок 2.3.2.4. Условное графическое обозначение К155ИД3. Назначение выводов: 20-23 - информационные входы; 18, 19 - стробирующие входы; 12 - общий; 1-11, 13-17 - выходы; 24 - Uп
Дешифрирование 4-разрядного двоичного кода. В этом случае выходы А 0 - А 3 являются информационными входами, на которые подаётся 4 - разрядное двоичное закодированное число. Каждому из 16 возможных 4-разрядных двоичных чисел соответствует один из 16 выходов дешифратора. Кроме четырёх входов А 0 - А 3 устройство имеет ещё два входа S1 и S2, которые при выполнении устройством функции дешифрирования играют роль стробирующих входов. При этом на стробирующих входах должен быть низкий уровень. Если хотя бы на одном из стробирующих входов устанавливается высокий уровень напряжения, то на всех 16 выводах устройства будет высокий уровень напряжения независимо от того, какой код подан на входы А 0 - А 3.
1. Демультиплексирование. В этом случае входы А 0 - А 3 являются селектирующими входами. Соответствующий код на этих входах позволяет сигналу проходить от информационного входа к выбранному выходу. Роль информационного входа при выполнении функции демультиплексирования играет один из входов S1 или S2. Другой вход используется как стробирующий. На стробирующем входе должен быть низкий уровень напряжения, в противном случае сигнал с информационного входа будет блокирован и не сможет пройти на выход устройства.
К 555ТЛ 2 - шесть триггеров Шмитта с инвертором (К 155, К 555, КМ 555).
Триггер Шмитта существенно отличается от других триггеров прежде всего тем, что он не выполняет функции хранения информации. Его характеристика передачи имеет гистерезис с двумя пороговыми значениями напряжений на входе, при которых происходят сбрасывание и отпускание триггера. Таким образом триггер Шмитта формирует прямоугольные импульсы из колебаний произвольной формы.
Рисунок 2.3.2.5. Условное графическое обозначение К555ТЛ2. Назначение выводов: 1,3,5,9,11,13 - входы; 2,4,6,8,10,12 - выходы; 7 - общий; 14 - Uп)
Основные параметры микросхемы:
Напряжение срабатывания 1,6 В.
Напряжение отпускания 0,8 В
Средняя задержка 15 нс.
Частота переключения 30 МГц
Потребляемая мощность 50 мВт.
Тип корпуса 201.14.1
К 555ТМ 2 - два D - триггера (К 155, КМ 155, К 531, КМ 555).
Микросхема К 555ТМ 2 (рисунок 2.3.2.6.) является универсальным D-триггером с однофазным приёмом информации и с независимой установкой в состояние низкого и высокого уровней.
Логическая структура D-триггера содержит следующие элементы: основной асинхронный RS-триггер (Т 3); вспомогательный синхронный RS-триггер записи высокого уровня в основной триггер (Т 1); вспомогательный синхронный RS-триггер записи низкого уровня в основной триггер (Т 2).
Запись информации в D-триггере происходит по фронту импульса синхронизации.
Рисунок 2.3.2.6. Условное графическое обозначение К555ТМ2. Назначение выводов: 1,2,3,4,10,11,12,13 - входы; 5,6,8,9 - выходы; 7 - общий; 14 - Uп
С приходом фронта импульса синхронизации в момент времени t информация, поступающая на вход D, принимается во все вспомогательные триггеры Т 1, Т 2, но на выходе появляется с задержкой в момент времени t + 1: Q(t + 1) = D(t). Таким образом D-триггер следит за изменением входной информации в момент прихода фронта импульса синхронизации.
Основные параметры микросхемы:
Средняя задержка 15 нс.
Частота переключения 30 МГц
Потребляемая мощность 40 мВт.
Тип корпуса 201.14.2
К 555ЛП 5 - четыре 2-входовых логических элемента исключающее ИЛИ (К 155, КМ 155, К 531, К 555, КМ 555).
Рисунок 2.3.2.7. Условное графическое обозначение К555ЛП5. Назначение выводов: 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 - входы; 3, 6, 8, 11 - выходы; 7 - общий; 14 - Uп
2.3.3 Силовые элементы
Рассмотрим основные элементы, выбранные для силовой части контроллера - компенсатора. К ним можно отнести тиристоры и тиристорные оптопары.
Тиристор ТС 122-25-8. Тиристор ТС 122-25-8 кремниевый диффузионный p - n - p - n. Предназначен для применения в схемах автоматики и в цепях постоянного и переменного токов преобразователей электроэнергии. Выпускается в металлостеклянном корпусе с жёсткими силовыми выводами. Анодом является основание. Обозначение типономинала и полярности силовых выводов приводится на корпусе [9]. Масса не более 12 г.
Технические данные:
Импульсное напряжение в открытом состоянии при Iос, и = 3,14 Iос, ср max, tи = 10 мс не более 1,75 В.
Пороговое напряжение не более 1,1 В.
Отпирающее постоянное напряжение управления при:
Uзс = 12 В, Тп = (2510) С, Iу, от = 0,06 А не более 3 В.
Неотпирающее постоянное напряжение управления при:
Uзс, и = 0,67 Uзс, и, Тп = 125 С, Rу = 10 Ом не менее 0,3 В.
Отпирающий постоянный ток управления при:
Uзс = 12 В, Тп = (2510) С не более 0,6 А.
Неотпирающий постоянный ток управления при:
Uзс, и = 0,67 Uзс, и, Тп = 125 С, Rу = 10 Ом не менее 2 мА.
Ток включения при Iу, пр, и = 0,18 А не более 0,13 А.
Ток удержания при Uзс = 12 В не более 0,08 А.
Время включения не более 10 мкс.
Предельные эксплуатационные данные:
Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии 800В.
Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии 900В.
Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии 25 А.
Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии 39,2 А.
Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии 350 А. Минимально допустимый прямой импульсный ток управления 0,55 А.
Максимально допустимый прямой импульсный ток управления 2 А.
Оптопара тиристорная АОУ 103В.
В тиристорных оптопарах в качестве приёмного элемента используется кремниевый фототиристор, который как и обычный тиристор, имеет четырёхслойную структуру p - n - p - n. Излучателем в данном устройстве служит арсенидогаллиевый диод.
Тиристорные оптопары наиболее целесообразно использовать для гальванической развязки логических цепей управления от высоковольтных цепей нагрузок большой мощности, для формирователей мощных импульсов, управления мощными тиристорами, в том числе симметричными, коммутирующими нагрузку в сети переменного тока, для устройства защиты вторичных источников питания [10].
Выпускаются в металлостеклянном корпусе. Масса не более 2 г.
Технические данные:
Входной ток срабатывания фоторезистора при Uвых = 10 В. не более 10 мА. компенсатор реактивная мощность микропроцессорное
Входной импульсный ток срабатывания при и =10 мкс. не более 40 мА.
Входное напряжение при Iвх = 10 мА. не более 2В.
Выходной ток при Uвых. max не более 100 мкА.
Выходное напряжение в открытом состоянии фототиристора при Iвых = 100 мА. не более 2 В.
Выходной удерживающий ток при Uвых = 10 В. не более 10 мА.
Время включения при подаче Iвкл. и не более 15 мкс.
Предельные эксплуатационные данные:
Входной постоянный или средний ток 55 мА.
Входной импульсный ток при среднем токе не более 2мА. и = 10 мкс. 500мА
Входной максимальный ток помехи 0,5 мА
Входное максимальное напряжение помехи 0,5 В
Входной постоянный прямой ток:
Токр 50С 100мА.
Токр = 70С 20мА.
Выходное постоянное прямое напряжение на фототиристоре в закрытом состоянии 200В.
Выходное обратное постоянное напряжение 200В.
2.4 Аппаратные средства контроллера
Контроллер - компенсатор реактивной мощности включает в себя следующие компоненты (рисунок 2.4.1.):
- плата контроллера;
- плата тиристорного управления;
-блок питания.
Рисунок 2.4.1. Структурная схема контроллера-компенсатора
2.4.1 Плата контроллера
Плата контроллера содержит следующие узлы (рис. 2.4.1.1.):
· процессор на основе микропроцессора (МП) М 1821ВМ 85А (микросхемы D1, D2, D4, D6.2);
· постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) К 573РФ 6 (D9);
· оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) КР 573РУ 10 (D10);
· два буферных регистра (МБР) КР 589ИР 12 (D14, D15);
· параллельный интерфейс (ППИ) КР 580ВВ 55А (D11);
· программируемый таймер (ПТ) прерываний и синхронизации КР 580ВИ 53 (D13);
· последовательный интерфейс (УСАПП) КР 580ВВ 51А (D17);
· схема связи с линией (ССЛ) RS-232C (D18, D19);
· схема измерения (СИ) тока и напряжения (T1, D5, D7, D6.1, D12)
· схема индикации и микропереключатели (D16, Q1, Q2);
Рисунок 2.4.1.1. Структурная схема платы контроллера
Принцип измерения величин тока, напряжения и угла между ними.
В контроллере-компенсаторе заложен оригинальный принцип измерения тока, напряжения сети и угла между ними.
Измерительная схема контроллера построена на триггерах Шмитта. Триггер Шмитта серии микросхем ТТЛ имеет порог срабатывания 1.7 В при входном сигнале до 5 В. При "пропускании" синусоиды напряжения через триггер получаются импульсы, ширина которых будет зависеть от амплитуды синусоиды. Чем больше амплитуда, тем шире импульсы и наоборот. Длина импульсов в контроллере измеряется с помощью программируемого таймера КР 580ВИ 53 на входы CLK которого с генератора постоянно подается частота 180 Кгц.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.4.1.3. Принцип измерения величин тока и напряжения
Импульсы измеряемых тока и напряжения с триггеров К 555ТЛ 2 разрешают счет счетчиков таймера. По окончанию импульсов тока и напряжения можно считать содержимое счетчиков. Их значения будут отражать величины измеряемых тока и напряжения (рисунок 2.4.1.3.)
Чтобы измерить угол ФИ между током и напряжением, в измерительной схеме используется третий счетчик таймера КР 580ВИ 53. Он фиксирует разность во времени между приходом импульсов тока и напряжения.
Адреса и назначение программируемых БИС контроллера представлены в таблицах 2.4.1.1-2.4.1.7.
Таблица 2.4.1.1. Последовательный интерфейс К 580ВВ 51 (RS-232)
|
4000H |
SARTD |
регистр данных |
|
|
4001H |
SARTC |
регистр состояния и управления ... |
Подобные документы
Разработка алгоритма управления режимом реактивной мощности при асимметрии системы электроснабжения промышленного предприятия. Источники реактивной мощности. Адаптивное нечеткое управление синхронного компенсатора с применением нейронной технологии.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 20.05.2017Анализ влияния компенсации реактивной мощности на параметры системы электроснабжения промышленного предприятия. Адаптивное нечеткое управление синхронного компенсатора с применением нейронной технологии. Моделирование измерительной части установки.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 02.06.2017Способы компенсации реактивной мощности в электрических сетях. Применение батарей статических конденсаторов. Автоматические регуляторы знакопеременного возбуждения синхронных компенсаторов с поперечной обмоткой ротора. Программирование интерфейса СК.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 09.03.2012Потребители и нормирование использования реактивной мощности. Перечень и краткая характеристика основных источников реактивной мощности. Выработка или потребление реактивной мощности с помощью компенсирующих устройств. Маркировка конденсаторных батарей.
презентация [269,8 K], добавлен 30.10.2013Математические модели оптимизационных задач электроснабжения. Обзор способов повышения коэффициента мощности и качества электроэнергии. Выбор оптимальных параметров установки продольно-поперечной компенсации. Принцип работы тиристорного компенсатора.
дипломная работа [986,2 K], добавлен 30.07.2015Оценка величины потребляемой реактивной мощности электроприемников. Анализ влияния напряжения на величину потребляемой реактивной мощности. Векторная диаграмма токов и напряжений синхронного генератора. Описания основных видов компенсирующих устройств.
презентация [1,9 M], добавлен 26.10.2013Основные принципы компенсации реактивной мощности. Оценка влияния преобразовательных установок на сети промышленного электроснабжения. Разработка алгоритма функционирования, структурной и принципиальной схем тиристорных компенсаторов реактивной мощности.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 24.11.2010Источники реактивной мощности. Преимущества использования статических тиристорных компенсаторов - устройств, предназначенных как для выдачи, так и для потребления реактивной мощности. Применение и типы синхронных двигателей, их располагаемая мощность.
презентация [2,4 M], добавлен 10.07.2015Оценка стоимости конденсаторных установок и способы снижения потребления реактивной мощности. Преимущества применения единичной, групповой и централизованной компенсации. Расчет экономии электроэнергии и срока окупаемости конденсаторных установок.
реферат [69,8 K], добавлен 14.12.2012Система электроснабжения ферросплавного производства. Руднотермические печи как источник реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности в ферросплавном производстве. Экранирование короткой сети руднотермической печи, принцип и этапы процесса.
дипломная работа [186,1 K], добавлен 08.12.2011Разработка системы электроснабжения агропромышленного предприятия. Расчет электрических нагрузок, их центра. Определение числа и мощности трансформаторов. Проектирование распределительной сети предприятия. Проблемы компенсации реактивной мощности.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.01.2016Разработка проекта электрических установок для кузнечно-прессового цеха с выбором схемы питающей и распределительной сети. Расчет мощности, электрических нагрузок и компенсации реактивной мощности. Определение параметров токов короткого замыкания.
курсовая работа [79,1 K], добавлен 12.03.2013Характеристика потребителей по категории надежности электроснабжения и среды производственных помещений. Определение расчетных электрических нагрузок. Выбор количества, мощности и тип трансформаторов цеха и компенсирующих устройств реактивной мощности.
курсовая работа [219,8 K], добавлен 12.06.2019Виды, способы размещения и правила подключения источников реактивной мощности. Методы снижения потребления реактивной мощности: применение компенсирующих устройств, замена асинхронных двигателей синхронными, ограничение холостой работы двигателя.
презентация [382,3 K], добавлен 30.10.2013Расчет электрических нагрузок цехов, определение центра электрических нагрузок. Выбор местоположения главной распределительной подстанции. Расчет мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и компенсации реактивной мощности на низкой стороне.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.11.2010Способы повышения энергоэффективности производства и распределения электрической энергии путем внедрения установок компенсации реактивной мощности. Совершенствование электрификации животноводческого комплекса с. Большепесчанское Омской области.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 23.06.2011Определение ожидаемых электрических нагрузок промышленного предприятия. Проектирование системы электроснабжения группы цехов сталелитейного завода. Компенсация реактивной мощности в электрических сетях. Расчёт максимальной токовой защиты трансформаторов.
дипломная работа [796,8 K], добавлен 06.06.2013Электроприемники дробильно-сортировочной установки. Характеристика потребителей электроэнергии. Расчет освещения, электрических нагрузок. Выбор автоматической установки компенсации реактивной мощности, а также оборудования распределительных шкафов.
курсовая работа [137,6 K], добавлен 16.02.2013Расчет электрических нагрузок предприятия. Определение центра электрических нагрузок. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения. Компенсация реактивной мощности в сетях общего назначения.
курсовая работа [255,8 K], добавлен 12.11.2013Расчет трехфазных электрических нагрузок 0.4 кВ. Выбор числа и мощности цехового трансформатора с учётом компенсации реактивной мощности. Защита цеховых электрических сетей. Выбор кабелей и кабельных перемычек, силовых пунктов, токов короткого замыкания.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 02.06.2015
