Разработка микропроцессорного устройства управления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Основные характеристики стабилизаторов  напряжения

 

По количеству фаз  стабилизаторы делятся на однофазные и трёхфазные.

При однофазной сети (220В) возможно использование  только однофазного стабилизатора напряжения, при эксплуатации в трехфазной сети (380В) трехфазного потребителя выбор стабилизатора также очевиден. При наличии однофазных потребителей в трехфазной сети возникает вопрос: купить трехфазный стабилизатор или несколько однофазных.

Защита всех приборов осуществляется при подключении трехфазного  стабилизатора: освещение, розеточная (силовая) группа, дополнительная розеточная группа разделяются, но зависят от работы одного прибора. При защите всего  дома (офиса) вариант комбинации однофазных стабилизаторов имеет ряд преимуществ перед одним трехфазным стабилизатором: изолированная защита каждой фазы, точное распределение нагрузки, повышенные показатели надежности.  

К минусам можно отнести  увеличение габаритов системы, меньший  комфорт эксплуатации, повышенные финансовые затраты. Также возможен эконом-вариант – защита одной из фаз (выделение группы приборов, наиболее чувствительных к перепадам напряжения).

Качественные показатели электросети:

• провалы или скачки напряжения;
• заниженное или завышенное напряжение;

– низкого качества с подключением значительного числа потребителей;

• подключение (существующее или планируемое) мощных потребителей электроэнергии.

Исходное состояние  электросети – один из наиболее важных факторов при выборе стабилизатора напряжения, при этом учитывается такая характеристика прибора, как диапазон изменения входного напряжения.

Данная техническая  характеристика прибора показывает предельно допустимые изменения  напряжения, при которых стабилизатор способен поддерживать работу приборов, сглаживая помехи. При выходе за допустимые пределы стабилизатор осуществляет аварийное отключение электроприборов.

Диапазон входного напряжения стабилизатора должен быть шире некондиционного (завышенного или заниженного) напряжения электросети, особое внимание уделяется нижней границе предельного диапазона.

Широкий диапазон изменения  входного напряжения существенно влияет как на габариты, так и на цену приобретаемого прибора, поэтому перед  выбором конкретной модели необходим  анализ напряжения электросети в  течение 2-х недель (минимум).

Анализ напряжения осуществляется самостоятельно при помощи вольтметра, подключенного к одной из розеток  в помещении. Показания (в различное  время суток) записываются ежедневно. Технические специалисты  осуществляют исследование с помощью приборов, автоматически анализирующих показания напряжения в сети.

Для выбора стабилизатора  по параметру – мощность стабилизатора напряжения – необходимо рассчитать суммарную мощность потребителей, которые будут обслуживаться стабилизатором. При этом важно учитывать не номинальную мощность электроприбора, а его полную мощность. Этот показатель состоит из активной мощности (указывается в ваттах Вт) и реактивной мощности (указывается в вольт-амперах реактивных ВАР). Полная мощность (измеряется в вольт-амперах ВА) рассчитывается как отношение активной мощности к cos, который указывается в паспортных данных аппаратуры. Большинство электроприборов характеризуются наличием обеих составляющих нагрузки.

Активной нагрузке соответствует  преобразование всей потребляемой энергии в тепло. Для обогревателей, электроплит, утюгов, ламп накаливания этот тип нагрузки является основным, при этом мощность стабилизатора должна соответствовать номинальной мощности прибора.

Стабилизатор напряжения должен иметь определенный резерв мощности, который позволит вам в будущем установить новую технику. Стоит также учесть, что оптимальными условиями эксплуатации для стабилизатора считаются те, при которых запас мощности прибора составляет 20-30 % от суммарной мощности всех потребителей.

Следющими важнейшими параметрами  стабилизатора напряжения является точность стабилизации и быстродействие.

Необходимая точность стабилизации определяется исходя из технических  характеристик аппаратуры.

Точность стабилизации существенно влияет на стоимость стабилизатора напряжения.

Также при выборе модели стабилизатора стоит обратить внимание на такой показатель, как быстродействие. Этот показатель определяет время реагирования прибора на изменение входного напряжения, т.е. насколько быстро он может включить защиту вашей техники. Наиболее высокие показатели быстродействия характерны для электронных стабилизаторов, низкие – для электромеханических.

Многие модели стабилизаторов напряжения обладают дополнительными  опциями, необходимыми для конкретного  потребителя:

• самостоятельная настройка параметров работы стабилизатора;
• особая индикация работы стабилизатора (ЖК-дисплей, звуковое оповещение);
• управление работой стабилизатора через персональный компьютер (в т.ч. удаленное);
• режим самодиагностики стабилизатора;
• фильтры устранения импульсных помех;
• усиленная защита стабилизатора (от скачков напряжения, перегрузок по мощности, короткого замыкания, аварийно высокого напряжения на входе, от перегрева силовых узлов).

Стабилизаторы напряжения в условиях нестабильных электросетей стали необходимостью в частных домах, офисных и производственных зданиях, медицинских учреждениях. Основными преимуществами использования стабилизаторов являются:

• качественная работа компьютерных систем и производственных мощностей;
• защита дорогостоящих электроприборов и систем безопасности в частных коттеджах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Обслуживание стабилизаторов напряжения

 

Качество и надёжность стабилизатора напряжения неотъемлемо связано со своевременным и профессиональным обслуживанием.

Техническое обслуживание, которое необходимо проводить в  процессе использования стабилизатора напряжения, включает в себя следующие виды работ:

• визуальный осмотр внешнего состояния:
• проверка электрических соединений блоков и узлов;
• проверка состояния плат и прочих компонентов;
• проверка конденсаторов по постоянному напряжению;
• очистка от пыли электронных блоков и дорожек;
• проверка основных режимов работы:
• нормальный режим;
• работа в режиме диагностики (указания кодов);
• проверка работы системы сигнализации и мониторинга;
• визуальный осмотр.

Профилактическое обслуживание (2 раза в год) включает в себя:

• очистка стабилизатора напряжения от пыли и грязи;
• измерение параметров входной, выходной электрической сети, характера нагрузки;
• проверка соединений (пайки);
• проверка правильной работы стабилизатора напряжения;
• проверка электронных плат и цепей диагностики;

 проверка и тестирование  заранее исправной платы.

 

 

 

 

 

 

5 Основные этапы расчета надежности элементов и системы

 

При расчете надежности элементов и систем можно выделить следующие этапы:

1 этап. Общую схему  системы разбивают на отдельные  элементы. Каждый элемент системы  рассматривается как сложный  составной элемент для расчета  надежности. Элемент системы разбивают  на комплектующие, для каждой из которых существует показатель надежности.

2 этап. Формируется понятие  отказа для отдельных комплектующих  элементов и системы в целом.  В процессе эксплуатации материалы,  из которых изготовлены комплектующие  элементы, стареют и меняют свои свойства. На параметры всех комплектующих элементов устанавливаются допуски, выход за которые означает, что элемент отказал в связи с постепенным отказом.

Для составных элементов  понятие отказа формируется исходя из значения основного параметра  этого элемента. Для системы в целом отказом можно считать нарушение маршрутизации и т.п.

3 этап. Составляется логическая  схема расчета надежности.

Для расчета надежности необходимо использовать последовательную схему, в этом случае при отказе одного элемента отказывает вся система. Эта схема называется схемой основного соединения. Кроме неё используется параллельное соединение, мостиковое. Для сложных систем используют комбинацию перечисленных схем.

4 этап. Определяются характеристики  безотказности для всех групп  элементов, имеющих основное соединение. Расчет проводится отдельно для восстанавливаемых и невосстанавливаемых элементов, при этом учитываются условия эксплуатации, электрическая нагрузка, цикличность работы и т. п.

Характеристики отдельно определяются по внезапным и постепенным отказам.

5 этап. Определяются характеристики  восстановления для всех групп  элементов, имеющих основное соединение  и которые подлежат восстановлению.

6 этап. Определяются  характеристики надежности с  учётом резервирования.

5.1 Расчёт надёжности при внезапных отказах

Внезапный отказ – это отказ, который характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта. Внезапные

отказы происходят под  воздействием внешних и «внутренних» факторов. К внешним факторам относятся температура вокруг объекта, изменение давления окружающей среды, различные перегрузки по напряжению, помехи, механические воздействия, амплитуда и частота вибрации. «Внутренними» факторами считаются ошибки, допущенные при проектировании и производстве. Для устранения «внутренних» факторов  необходимо проверять все элементы перед сборкой и саму технологию сборки.

Различают два вида расчётов надежности при внезапных отказах в зависимости от полноты учитываемых факторов, при этом считается, что отказы независимые, т.е. отказ одного объекта системы не зависит от отказов других объектов.

5.1.1 Предварительный расчет

Предварительный расчет производится, когда разрабатывается  принципиальная схема.

Целью расчёта является  определение рационального состава системы, обеспечивающего необходимые параметры и показатели надежности.

Интенсивность отказов  всей схемы равняется сумме интенсивностей отказов всех элементов. Интенсивность  отказов элемента определяем по формуле:

                                    

,                                                 (1)

где – интенсивность отказа элемента;

      – интенсивность отказа элемента при нормальных условиях эксплуатации;

     – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации.

Существуют справочники, в которых представлены значения λ_{номин j}, полученные при нормальных условиях эксплуатации.

Основные типы условий  эксплуатации и соответствующие  им коэффициенты приведены в таблице 1.

Коэффициент k_λ1 учитывает влияние вибраций.

Коэффициент k_λ2 учитывает влияние ударных перегрузок.

Коэффициент k_λ3 учитывает совместное влияние вибраций и перегрузок.

 

Таблица 1 – Зависимость коэффициента  от условий эксплуатации

Условия эксплуатации	kλ1	kλ2	kλ3
Лабораторные	1	1	1
Стационарные	1	1	1
Полевые	1,04	1,03	1,07
Корабельные	1,3	1,05	1,37
Автомобильные	1,35	1,08	1,46
Железнодорожные	1,4	1,1	1,54
Авиационные	1,46	1,13	1,65

 

5.1.2 Уточненный расчет

Проводится, когда основные конструктивные вопросы решены, но ещё можно изменить режимы работы элементов. Это осуществляется с  помощью коэффициента, учитывающего условия эксплуатации: