ПРИМЕНЕНИЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧЕЙ ЭНЕРГИИ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Но количество энергии, передаваемое приёмнику, будет определяться длительностью управляющего импульса, задаваемое управляющим воздействием.Рисунок20.На рис. 6 приведена форма управляющих импульсов, при широтно-импульсном управлении. Регулирование передачей энергии приёмнику осуществляется таким образом, что частота импульсов Т остаётся постоянной, а меняется только длительность импульса .Для цепей постоянного тока коэффициент передачи энергии можно определить по формуле :Kр =  (21)А период определим по другой формуле:Т = 1/f (22)По условиям задания частота f=50 Гц.Следовательно периодичность импульсов Т=0,02 сек.При условии, что длительность импульсов 𝜏 должна находиться в пределах 0<<0,02 , можно рассчитать коэффициент передачи энергии в этом диапазоне, условно приняв kр от 0 до 1.Результаты расчётов запишем в таблицу 15.Таблица 15.τ, сек00,0040,0080,0120,0160,02kp00.20.40,60.81По полученным результатам построим график 10, коэффициента передачи энергии, в зависимости от длительности управляющего импульса.Рисунок 21. График 10.На графике мы видим линейную зависимость коэффициента передачи энергии, от длительности управляющего импульса. Из чего можно сделать вывод, что чем дольше по времени управляющий сигнал воздействует на электронный ключ, тем больше энергии через него передаётся.4.2. Анализ потерь энергии при передаче её по электрической цепиДля проведения анализа потерь, в схемах с реостатом и электронным ключом, сравним значения kр.Так как заданная частота, для управления электронным ключом, не является большой =50 Гц, рассчитаем потери энергии с помощью формулы, для статического состояния ключа , при kр=0,25: (23)где 𝜏вкл и 𝜏отк - соответственно, продолжительность включённого и продолжительность отключённого состояние ключа на цикле Т. Iк- ток коллектора, Uк- напряжение коллектора.При коэффициенте передачи kр=0,2, как следует из таблицы 15, 𝜏вкл= 0,004с. Что бы найти 𝜏отк применим формулу:τотк = Т – τвкл (24)Получаем 𝜏отк = 0,016При малой частоте, динамическими потерями можно пренебречь и среднее значение потерь мощности на нагрев, будет определяться соотношением длин интервалов 𝜏вкл и 𝜏отки потерями в ключе: (25) ВтОднако кроме потерь ключа есть потери в цепях управления ключа. Они будем считать для схемы на 50 В должны составлять порядка 1 Вт. Эти потери уже не зависят от времени импульса и являются постоянными.  В схеме, с применением реостатаc последовательным включением , потери энергии при коэффициенте kн = 0,2 равны примерно ∆ P = 10 Вт. Что составляет разницу примерно в 10 раз.Вывод: Применение электронного ключа, для передачи энергии в электрической цепи, позволяет в несколько раз уменьшить потери на регулировку и уменьшить габаритные размеры электронных аппаратов и осуществлять более точную регулировку передачи мощности.4.3. Разработка систему управления передачей энергии по электрической цепи переменного токаДля управления передачей энергии в цепях переменного тока, можно использовать тиристорный ключ, в схеме, с последовательно соединённым приёмником.Ориентируясь на параметры приёмника, указанные в задании, выбираем тиристор, параметры которого указаны в таблице 16. (см. [3, стр. 635] )Таблица 16.ТиристорЗначения параметров при Тп=25°СIОС.СРIОС.ПUЗС.ПUОБР.ПUОСtВКЛtВЫКЛUУ.ОТIУ ОТОБР.ААВВВмксмксВмАмАBTA 160,8304004001,51010072004IОС. СРСредний ток в открытом состоянииIОС. ППовторяющийся импульсный ток в открытом состоянииUЗС. ППовторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянииUОБР. ППовторяющееся импульсное обратное напряжениеUОСПостоянное напряжение в открытом состоянииIУ ОТОтпирающий постоянный ток управленияUУ. ОТОтпирающее постоянное напряжение управленияtВКЛВремя включения тиристораtВЫКЛВремя выключения тиристораIОБР.Постоянный обратный токЭлектрическая схема системы управления передачей энергии от источника напряжения переменного тока к приёмнику (см. [1, стр. 183] ) , рис 22.Электрическая схема системы управления передачей энергии от источника напряжения переменного тока к приёмнику (см. [1, стр. 183] ) , рис 22.Рисунок 22. На данном рисунке приведена блок схема, с импульсно-фазовым управлением электронными ключами, выполненными с помощью тиристоров. Управление VS1 и VS2 происходит с помощью импульсов токов, смещая моменты естественного отпирания тиристоров на некоторый интервал, задаваемый через угол управления α. Величина которого задаётся сигналом, подаваемым на вход СИФУ. VS1 и VS2 поочередно открываются импульсами токов управления, поступающие на управляющие электроды тиристоров, создавая тот или иной угол открывания тиристоров α и регулируя тем самым среднее напряжение на нагрузке. По цепи и активной нагрузке протекает прерывистый ток и нагрузке передаётся мощность источника энергии.Потери в данной схеме управления обусловлены потерями в CИФУ. СИФУ может быть реализован как на контроллере, так и на логических элемента. Для его питания должен быть отдельный источник питания – преобразователь сетевого напряжения в постоянное. В общем случае потери всего СИФУ не должны превышать порядка 3 Вт.ЗаключениеКурсовой проект выполнен на тему «Применение электрических и электронных аппаратов для управления передачей энергии по электрической цепи». В работе проведено исследование характеристик схем последовательного и последовательно-параллельного подключение электрического аппарата (реостата) к электрической цепи. При этом было выявлено, что последовательно-параллельное подключение реостата позволяет регулировать мощность нагрузки (электрической лампы) от нуля до номинальной. Но при данном виде включения реостата потери будут больше, чем при последовательном способе 15 и 10 Вт, соответственно в максимуме.Как показал расчёт потери энергии в электрической цепи непостоянны и зависят от коэффициента передачи кп. Минимальные потери энергии будут при кп=0 и кп=1. Потери энергии будут минимальны при последовательном включении реостата и близки к нулю при кп=1.При коммутации электрической цепи импульсами, ток, коэффициент передачи принимает только два значения кп=0 и кп=1. Импульсное управление можно осуществить с помощью электронных ключей. При кп=0 потерями на передачу через ключ можно пренебречь. При кп=1 потери обусловлены только сопротивлением ключей в открытом состоянии и оно мало. Потери при коммутации электрической цепи ключами обусловлены схемами управления. Они зависят отряд факторов, но в данной работе не рассматриваются, а только оценены из условий управления. В качестве электронных ключей в электрических схемах постоянного и переменного тока рассмотрены тиристорные и транзисторные. Есть еще механические реле их вклад в потери в коммутации пренебрежительно мал, но есть потери на их управление. Литература1. Тырва В.О. Электрические и электронные аппараты электроприводов и систем автоматики: учеб.пособие. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2015. - 336 с.2. Тырва В.О. Электрические и электронные аппараты. Элементы и узлы электроаппаратов: учеб.пособие. СПб.: ФГО ВПО СПГУВК, 2009. - 116 с.3. Тырва В.О. Электрические и электронные аппараты. Часть 2. Аппараты электроприводов и распределительных устройств низкого напряжения.: учеб.пособие. СПб.:СПГУВК, 2010. - 191 с.4. Электрические и электронные аппараты. В 2 томах. Том 2. Силовые электронныеаппараты: Учебник для вузов / Под ред. Ю.К. Розанова. ‒ М.: Академия, 2010. ‒ 320с.5. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебникдля вузов / Ю.Ф.Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. - М.: ГорячаяЛиния - Телеком, 2000, - 768 с.6. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов /Под ред. В.А. Лабунцова - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.