Блок контроля параметров энергопотребления электрических машин постоянного тока
Способы определения действительных энергетических характеристик электрических агрегатов. Использование микроконтроллеров для повышения эффективности машин постоянного тока. Обеспечение защиты элементов обработки и помехозащищенности схемы управления.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2019 |
| Размер файла | 231,6 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://allbest.ru
Омский государственный технический университет
УДК 681.518
Блок контроля параметров энергопотребления электрических машин постоянного тока
А.Е. Исаченко, А.В. Симаков,
А.И. Шафеев, А.И. Щелканов
Омск, Россия
Для эффективной работы электрической машины, необходим контроль ее состояния, отслеживание изменения параметров, таких, как ток и напряжение, внесение корректив в режим работы машины, исходя из наблюдаемых данных. Такой подход позволит продлить срок службы машины и обеспечить наиболее энергоэффективную работу в ходе технологического процесса [1].
Блок контроля параметров энергопотребления электрических машин, в частности, машин постоянного тока, может способствовать определению действительных энергетических характеристик исследуемой машины, вынесению заключения об экономической обоснованности дальнейшего использования наблюдаемой машины.
Кроме того, использование данного блока может упростить процедуру присвоения класса энергоэффективности исследуемому агрегату [2]. В качестве датчиков постоянного тока нашли применение шунты, элементы Холла и комбинированные ферромагнитные измерительные преобразователи тока с вспомогательной модуляцией. Наиболее подходящим является манганиновый шунт постоянного тока из хорошо «состаренного» манганина [3]. энергетический электрический ток микроконтроллер
Структурная схема разрабатываемого блока приведена на рис. 1.
Схема состоит из следующих частей:
FU - предохранитель,
S - элемент коммутации,
МПТ - машина постоянного тока,
Rш - шунт,
ДН - делитель напряжения,
БОН - блок ограничения напряжения,
ДТ - датчик температуры,
ЖКИ - жидкокристаллический индикатор (LCD - дисплей),
MUX - мультиплексор,
АЦП - аналого-цифровой преобразователь,
МК - микроконтроллер.
Переключатель (S) осуществляет коммутацию силовой цепи (Еп) машины постоянного тока (МПТ), а предохранитель (FU) защищает цепь двигателя от повышенной токовой нагрузки.
С делителя напряжения (ДН) и манганинового шунта (Rш) снимается информация в виде аналогового сигнала (напряжения), которая через блок ограничения напряжения (БОН), поступает в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микроконвертера. БОН обеспечивает защиту элементов обработки и преобразования информации от возможных выбросов напряжения, обусловленных переходными процессами при щёточной коммутации индуктивностей обмоток электрической машины.
После того, как аналоговый сигнал прошел преобразование в цифровой сигнал, информация обрабатывается микроконтроллером (МК) в соответствии с заданной программой и выводится на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ). Слаботочная часть имеет свою схему питания.
Рис.1. Схема электрическая структурная
Принципиальная электрическая схема приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема электрическая принципиальная
Измерительным и вычислительным ядром приведенной схемы является микроконтроллер на основе структуры 8051 фирмы Intel, т.е 8-разрядный микропроцессор [4]. Этот микропроцессор обеспечивает решение задач управления измерением и первичной обработки результатов измерения.
Для обеспечения высокой помехозащищенности в схеме прибора организуется два общих провода, так называемые «аналоговая земля» и «цифровая земля». На схеме они обозначаются аналоговая-АGND и цифровая-DGND cоответственно.
Для дальнейшего повышения помехозащищенности схемы организованы две цепи питания микроконвертера: это аналоговое питание (AVDD) и питание цифровой части микроконвертера (DVDD). Для тактирования микроконвертера служит кварцевый резонатор ZQ1 с номинальной частотой возбуждения 32768Гц.
Снятие параметров тока и напряжения производятся с помощью шунта и делителя напряжения. Полученные аналоговые сигналы оцифровываются аналого-цифровым преобразователем, после чего обрабатывается микроконтроллером по созданному алгоритму. Результат выводится на жидкокристаллический индикатор.
Устройство имеет автономный заряжаемый источник питания с номинальным напряжением 3.7 В, адаптированный для подзарядки от стандартного порта USB. Разработана эскизная конструкторская документация блока контроля параметров энергопотребления электрических машин постоянного тока, изготовлен и испытан макетный образец.
Основная относительная погрешность измерения напряжений, токов и мощности в нормальных условиях не превышает 0.1 %.
Библиографический список
Портал по энергосбережению «ЭНЕРГОСОВЕТ». URL: http://www.energosovet.ru/ (дата обращения: 10.04.2017)
Федеральный закон № 261-ФЗ от 23.11.2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
Андреева, Е. Г. Машины постоянного тока : учеб.пособие / Е. Г. Андреева, Н. С. Морозова ; Минобрнауки России, ОмГТУ. - Омск : 2015. - 80 с.
Analog Devices. URL: http://www.analog.com/ (дата обращения: 11.04.2017)
Аннотация
УДК 681.518
Блок контроля параметров энергопотребления электрических машин постоянного тока. А.Е. Исаченко, А.В. Симаков, А.И. Шафеев, А.И. Щелканов, Омский государственный технический университет, Омск, Россия.
Настоящая работа посвящена разработке блока контроля параметров энергопотребления электрических машин постоянного тока. Проведены обзор существующих методов решения задачи контроля параметров машин постоянного тока, выбор направления работы, выбор элементной базы, разработка схемы электрической структурной, разработка схемы электрической принципиальной.
Проведенные экспериментальные исследования изготовленного макетного образца подтвердили корректность теоретических предпосылок выбранного направления разработки.
Ключевые слова: микроконвертер, аналого-цифровой преобразователь, электрические машины постоянного тока.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основные определения и технические данные электрических машин. Электрические двигатели постоянного тока: устройство, краткие теоретические основы. Электрические генераторы постоянного тока. Обеспечение безыскровой коммутации. Электрическое равновесие.
реферат [37,4 K], добавлен 24.12.2011Роль и значение машин постоянного тока. Принцип работы машин постоянного тока. Конструкция машин постоянного тока. Характеристики генератора смешанного возбуждения.
реферат [641,0 K], добавлен 03.03.2002Анализ состояния цепей постоянного тока. Расчет параметров линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока графическим методом. Разработка схемы и расчет ряда показателей однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока.
курсовая работа [408,6 K], добавлен 13.02.2015Изучение процесса пуска электрической машины постоянного тока при различных режимах работы и схемах включения обмотки возбуждения и добавочных реостатов в цепи. Исследование пусковых характеристик двигателя. Осциллограммы для схемы и электродвигателя.
лабораторная работа [1,6 M], добавлен 01.12.2011Конструкция и принцип действия электрических машин постоянного тока. Исследование нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик и рабочих свойств генератора с независимым возбуждением. Особенности пуска двигателя с параллельной системой возбуждения.
лабораторная работа [904,2 K], добавлен 09.02.2014Основные законы электрических цепей. Освоение методов анализа электрических цепей постоянного тока. Исследование распределения токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного тока. Расчет цепи методом эквивалентных преобразований.
лабораторная работа [212,5 K], добавлен 05.12.2014Основные элементы и характеристики электрических цепей постоянного тока. Методы расчета электрических цепей. Схемы замещения источников энергии. Расчет сложных электрических цепей на основании законов Кирхгофа. Определение мощности источника тока.
презентация [485,2 K], добавлен 17.04.2019Принцип работы и устройство генератора постоянного тока. Типы обмоток якоря. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Обратимость машин постоянного тока. Двигатель параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.
реферат [3,6 M], добавлен 17.12.2009Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Расчет однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих конденсатор и сопротивление.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 14.05.2010Расчет линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение реактивного сопротивления элементов, составление баланса активных и реактивных мощностей с целью исследования переходных процессов в одно- и трехфазных электрических цепях.
контрольная работа [8,2 M], добавлен 14.05.2010Анализ электрического состояния цепей постоянного или переменного тока. Системы уравнений для определения токов во всех ветвях схемы на основании законов Кирхгофа. Исследование переходных процессов в электрических цепях. Расчет реактивных сопротивлений.
курсовая работа [145,0 K], добавлен 16.04.2009Принцип действия и структура синхронных машин, основные элементы и их взаимодействие, сферы и особенности применения. Устройство и методика использования машин постоянного тока, их разновидности, оценка Э.д.с., электромагнитного момента этого типа машин.
учебное пособие [7,3 M], добавлен 23.12.2009Понятие и разновидности электрических схем, их отличительные признаки, изображение тех или иных предметов. Идеальные и реальные источники напряжения и тока. Законы Ома и Кирхгофа для цепей постоянного тока. Баланс мощности в цепи постоянного тока.
презентация [1,5 M], добавлен 25.05.2010Исследование неразветвленной и разветвленной электрических цепей постоянного тока. Расчет нелинейных цепей постоянного тока. Исследование работы линии электропередачи постоянного тока. Цепь переменного тока с последовательным соединением сопротивлений.
методичка [874,1 K], добавлен 22.12.2009Принцип действия и область применения электрических машин постоянного тока. Допустимые режимы работы двигателей при изменении напряжения, температуры входящего воздуха. Обслуживание двигателей, надзор и уход за ними, ремонт, правила по безопасности.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.02.2010Анализ основных положений теории электрических цепей, основ промышленной электроники и электрических измерений. Описание устройства и рабочих свойств трансформаторов, электрических машин постоянного и переменного тока. Электрическая энергия и мощность.
курс лекций [1,5 M], добавлен 12.11.2010Принцип действия генератора постоянного тока. Якорные обмотки и процесс возбуждения машин постоянного тока. Обмотка с "мертвой" секцией. Пример выполнения простой петлевой и волновой обмотки. Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением.
презентация [4,9 M], добавлен 09.11.2013Применение методов наложения, узловых и контурных уравнений для расчета линейных электрических цепей постоянного тока. Построение потенциальной диаграммы. Определение реактивных сопротивлений и составление баланса мощностей для цепей переменного тока.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 29.07.2013Конструирование электронных схем, их моделирование на ЭВМ на примере разработки схемы усилителя постоянного тока. Балансная (дифференциальная) схема для уменьшения дрейфа в усилителе постоянного тока. Режим работы каскада и данные элементов схемы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.08.2010Экспериментальное исследование электрических цепей постоянного тока методом компьютерного моделирования. Проверка опытным путем метода расчета сложных цепей постоянного тока с помощью первого и второго законов Кирхгофа. Составление баланса мощностей.
лабораторная работа [44,5 K], добавлен 23.11.2014
