Отчет по преддипломной практике Выполнил студент, группа 1815 Хафизов И. И
 Скачать 0.93 Mb.
|
|
Министерство СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА Республики Казахстан Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина Энергетический факультет Кафедра «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» Отчет по преддипломной практике
Проверили:
Нур-Султан. 2022 Содержание Введение Сведение о предприятии Основная часть 1. Теоретическая часть дипломного проекта 1.1. Что такое выпрямитель тока? 1.2. Использование выпрямителя тока в промышленности 2.Прикладные пакеты для моделирования полупроводниковых преобразователей энергии 2.1. Пакет Electronics Workbench (EWB) 2.2. DesignLab 8.0 3. пакет Electronics Workbench как базовая лаборатория для изучения и анализа несложных схем 3.1. Основы построения схемы выпрямителя 3.2. Моделирование выпрямителя в программе Electronics Workbench Деятельность практиканта в период практики Заключение Список использованной литературы Введение Преддипломная практика является важным компонентом в процессе подготовки специалистов. Она проводится на 4 курсе бакалавриата и ее целью является сбор материалов по дипломному проекту. В соответствии с поставленной целью, необходимо решить следующие задачи: Ознакомиться с программой Electronics Workbench; Ознакомиться с основными параметрами выпрямителя; Сделать обзор и анализ научно-технической литературы по теме дипломного проекта «Разработка выпрямителя тока на полупроводниковом диоде»; Написать теоретическую часть дипломного проекта. Практика проходила на предприятии Общественный фонд «Цифровой трансформации», в городе Нур-Султан, по адресу проспект Мәңгілік Ел, С2.4, в период с 7 февраля по 11 марта 2022 года. Сведение о предприятии Преддипломная практика была проведена в Центре цифровой трансформации, в городе Нур-Султан, по адресу проспект Мәңгілік Ел, С2.4, в период с 7 февраля по 11 марта 2022 года. Центр цифровой трансформации был создан приказом Председателя правления АО Национальный инфокоммуникационный Холдинг "Зерде" 24 ноября 2020 года и является подразделением холдинга. Холдинг заключает договор на оказание услуг по “Описанию бизнес-процессов ГО в рамках жизненных событий и ситуаций граждан и бизнеса”, а также “Описанию бизнес-процессов ГО”. Основным принципом Отбора жизненных ситуаций является значимость для граждан, социальный эффект, количество услуг получателей. Команды Центра состоят из руководителя команды, бизнес-аналитика, процессного аналитика и архитектора, также в команду входят цифровые Вице-министры государственных органов, которые непосредственно участвуют в процессе анализа жизненных ситуаций и разработке целевой модели бизнес-процессов. Наряду с этим, одним из обязательных условий реинжиниринга жизненных ситуаций является участие экспертного сообщества и неправительственных организаций. С момента создания Центра в пул задач вошло множество жизненных ситуаций, каждая из которых включает в себя от 5 бизнес-процессов и более. В пул так же вошли государственные услуги. К примеру жизненная ситуация “Лекарственное обеспечение в рамках ГОБМП и в системе ОСМС” включает в себя 8 бизнес-процессов (разрешение на ввоз незарегистрированных ЛС, специализированная экспертиза ЛС, регистрация ЛС, внесение ЛС в список КНФ и ЕД, рефератное ценообразование, планирование потребности ЛС, государственные закупки, заключение договоров с поставщиками). Формирование и разработка сквозного бизнес-процесса в одну жизненную ситуацию позволяет исключить избыточные шаги, дублирующие функции, а также действия, которые не приносят добавленной ценности к конечному результату, сокращение избыточного регулирования и исключение функциональных конфликтов. Миссией предприятия является цифровизация государства или частных предприятий, и улучшение их клиентоориентированности. Моим руководителем на предприятии был Базарлы К.А, бизнес-аналитик. Я проходил практику в качестве стажера в департаменте цифровой трансформации. Основная часть 1.Теоретическая часть дипломного проектаТема дипломного проекта: «Разработка выпрямителя тока на полупроводниковом диоде» В ходе преддипломной практики, после обзора и анализа научно-технической литературы по теме дипломного проекта была написана теоретическая часть дипломного проекта, представлена ниже Введение Силовая электроника была и остается наиболее энергоемким направлением развития промышленной электроники. Функции этого направления — регулируемое преобразование электрической энергии. Важнейшие виды преобразования энергии: выпрямление переменного тока, регулирование выпрямленного напряжения (тока), инвертирование постоянного тока, преобразование частоты, преобразование числа фаз. Основные задачи, которые решала и решает силовая электроника, — создание элементной и аппаратной базы; развитие схемотехники; создание теории вентильных цепей, методов анализа и проектирования преобразователей электроэнергии; развитие методов и технических средств управления преобразователями электроэнергии. Решение этих задач и составляет основные этапы развития и становления современной силовой электроники — важнейшей составной части промышленной электроники. Эффект выпрямления переменного тока с использованием электрической дуги впервые был обнаружен и исследован В.Ф. Миткевичем в начале XX в. Им же были разработаны получившие широкое распространение двухполупериодная и трехфазная нулевая схемы выпрямления (1901 г.). Особенности работы схем при различных нагрузках исследовались А.Л. Гершуном (1901 г.), а одно- и двухполупериодное выпрямление с применением электронных вентилей — кенотронов — Н.Д. Папалекси (1911 г.) Мощные выпрямители впервые были созданы на основе дугового разряда в парах ртути с холодным катодом. Патент на первый прибор был выдан в США Купер-Хюиту в 1901 г. Затем в течение 20 лет произошел скачок в преобразовании тока в промышленных масштабах. Во многих странах, в том числе и в СССР, быстро развивалась теория газового разряда, создавались конструкции мощных ртутных вентилей, разрабатывались специальные виды трансформаторов, защитной и коммутационной аппаратуры. Нашими учеными и инженерами в короткий срок были созданы мощные преобразовательные агрегаты, не уступавшие зарубежным. Без этих агрегатов было невозможно промышленное производство стратегических материалов (алюминия, цинка, титана), не могли работать прокатные станы, не могла осуществляться электрификация городского и магистрального транспорта. Большие государственные вложения в развитие силовой электроники затрагивали сферы науки, производства и образования. Что такое выпрямитель тока? Выпрями́тель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления [1] (то есть однонаправленный ток), в частном случае — в постоянный выходной электрический ток. Большинство выпрямителей создаёт не постоянный, а пульсирующий ток, для сглаживания пульсаций применяют фильтры. Устройство, выполняющее обратную функцию — преобразование постоянного тока в переменный ток называется инвертором. Из-за принципа обратимости электрических машин выпрямитель и инвертор являются двумя разновидностями одной и той же электрической машины 1.3 Использование выпрямителя тока в промышленности Выпрямители и реверсивные преобразователи на силовых полупроводниковых вентилях нашли широкое применение во многих отраслях народного хозяйства: в устройствах энергоснабжения и электрической тяги железнодорожного и городского транспорта, в электроприводе различных производственных механизмов, электрометаллургии, электрохимии и т.п. Современные выпрямительные и преобразовательные агрегаты представляют собой комплектные устройства, содержащие собственно выпрямитель, систему управления, устройства защиты и охлаждения силовых вентилей. В зависимости от назначения и области применения к вентильным агрегатам, выполненным на основе кремниевых диодов и тиристоров, предъявляются различные требования по выходным параметрам, энергетическим показателям, массе и габаритам, стоимости и др. Выполнение этих требований приводит к разнообразным техническим и конструктивным решениям для преобразователей различного назначения. Выпрямители без стабилизации выходного напряжения используются как источники питания цепей управления, для питания цеховых сетей постоянного тока, отдельных электродвигателей и др. Мощность таких выпрямителей находится в пределах от единиц до нескольких десятков киловатт. Некоторые выпрямители имеют под регулировку выходного напряжения, производимую с помощью ответвлений на вторичных обмотках силового трансформатора. Выпрямители со стабилизацией выходного напряжения используются как источники опорного напряжения в системах автоматического управления и как источники питания, обеспечивающие заданное протекание технологического процесса. Промышленность выпускает стабилизированные выпрямители в основном с тиристорным регулированием, их мощность обычно не превышает 50 кВт. значение номинальных выходных напряжений составляют 36, 115, 230 и 460 В. Если силовые выпрямители предназначены для зарядки аккумуляторных батарей или питания электролизных установок, то они оборудуются системой автоматической стабилизации выходного тока. Управляемые выпрямители находят широкое применение для питания электросварочных агрегатов на постоянном токе. Такие выпрямители имеют круто падающую внешнюю характеристику и позволяют регулировать ток сварки в широком диапазоне, что дает возможность поддерживать горение электрической дуги в заданном режиме. 2.Прикладные пакеты для моделирования полупроводниковых преобразователей энергии Для изучения и анализа несложных схем чрезвычайно привлекательным является пакет Electronics Workbench (который разработан фирмой «Interactive image Technologies»)/ Он по существу представляет собой виртуальную лабораторию с достаточно широкими возможностями. История создания EWB начинается с 1989 года. Ранние версии программы состояли из двух независимых частей. С помощью одной половины программы можно было моделировать аналоговые устройства, с помощью другой– цифровые. В 1996 году в версии 4.1 эти части были объединены и через полгода выпущена пятая версия программы. Сейчас существуют и более продвинутые версии этого пакета. У программы Electronics Workbench имеется ряд достоинств: наличие виртуальных измерительных приборов, позволяющих выполнить любое электрическое (и не только электрическое измерение). Работа с этими измерительными приборами максимально приближена к работе с реальными приборами. Подключив виртуальный прибор к любой точке схемы можно получить исчерпывающую информацию о процессах в данном узле; богатая библиотека электронных схем, позволяющая использовать готовые практические разработки и легко модернизировать их под конкретную задачу. Библиотека открытая, позволяет пополнение, как за счет новых разработок, так и за счет подключения библиотек более ранних версий; программа легко усваивается и достаточно удобна в работе. После составления схемы и ее упрощения путем оформления подсхем моделирование начинается щелчком обычного выключателя; позволяет моделировать устройства, для которых задание на моделирование подготовлено в текстовом формате SPICE, обеспечивая совместимость с программами Micro-Cap и PSpice. Окно программы Electronics Workbench показано на рисунке 1. Экран программы, напоминает рабочий стол регулировщика аппаратуры, что вполне соответствует названию (Electronics Workbench - дословно - рабочий стол электронщика)  Рисунок 1-Окно программы ElectronicWorkbench В отличие от других программ схемотехнического моделирования, рас- смотренных ниже, на нем изображаются измерительные приборы с органами управления, максимально приближенными к реальности. Пользователю не надо изучать довольно абстрактные (хотя и не очень сложные) правила составления заданий на моделирование. Достаточно в схему ввести двухканальный осциллограф и генератор сигналов – и программа сама сообразит, что нужно анализировать переходные процессы. Если же на схеме поместить анализатор частотных характеристик, то будет рассчитан режим по постоянному току, выполнена линеаризация нелинейных компонентов и затем проведен расчет характеристик схемы в частотной области. Диапазон анализируемых частот, коэффициент усиления и характер оцифровки данных (в линейном или логарифмическом масштабе) устанавливают на лицевой панели с помощью мыши. Чтобы начать моделирование необходимо щелкнуть на переключателе, расположенном в верхнем правом углу экрана. После этого на устройствах индикации цифровых вольтметров и амперметров будет зафиксирован режим по постоянному току, на экране измерителя нарисованы частотные характеристики (амплитудно- или фазочастотные), а на экране осциллографа будут непрерывно изображаться эпюры напряжений до тех пор, пока не заполнится буферная память, а затем можно прекратить моделирование или обнулить память и продолжить наблюдения DesignLab 8.0 DesignLab 8.0 – интегрированный программный комплекс корпорации MicroSim для сквозного проектирования аналоговых, цифровых и аналого-цифровых устройств. Основу системы DesignLab составляет программа PSpice.Система DesignLab позволяет проводить сквозное проектирование радиоэлектронных устройств: от ввода принципиальной схемы, ее моделирования до создания управляющих файлов для программаторов, разработки печатных плат и управляющих программ для сверлильных станков и вывода данных на графо-построитель. В состав системы DesignLab входят следующие программы: Schematics – графический редактор принципиальных схем, который одновременно является управляющей оболочкой для запуска основных модулей системы на всех стадиях работы с проектом; PSpice A/D – моделирование смешанных аналого-цифровых устройств; PLSyn – синтез цифровых устройств на базе интегральных схем (ИС) с программируемой логикой PLD/CPLD; StmEd – редактор входных сигналов (аналоговых и цифровых); Probe – графическое отображение, обработка и документирование результатов моделирования; Parts – идентификация параметров математических моделей диодов, биполярных, полевых и мощных МОП-транзисторов, биполярных стати- чески индуцированных транзисторов, операционных усилителей, компараторов напряжения, регуляторов и стабилизаторов напряжения и магнитных сердечников по паспортным данным; PCBoards и Autorouter – графический редактор многослойных печатных плат и программа автотрассировки SPECCTRA (рассчитаны на 6сигнальных слоев); PSpice – моделирование аналоговых устройств; PSpice Basics, PSpice A/D Basics+ – упрощенные варианты программ моделирования аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств; PSpice Optimizer – параметрическая оптимизация аналого-цифровых устройств по заданному критерию при наличии нелинейных ограничений; Polaris – проверка целостности сигнала, т.е. проведение моделирования с учетом паразитных емкостей и индуктивностей, присущих печатным платам; PLogic – моделирование цифровых устройств. К пакету DesignLab прилагаются библиотеки примерно 40 тысяч графических обозначений символов, около 10 тысяч математических моделей компонентов (диодов, стабилитронов, тиристоров, биполярных и полевых транзисторов, оптопар, операционных усилителей, компараторов напряжения, стабилизаторов напряжения, кварцевых резонаторов, магнитных сердечников, цифровых и аналого-цифровых ИС) и 1000 корпусов компонентов производства фирм США, Западной Европы и Японии. На рисунке 2 приведена упрощенная структурная схема системы DesignLab  Рисунок 2-Структурная схема системы DesignLab пакет Electronics Workbench как базовая лаборатория для изучения и анализа несложных схем 3.1 Основы построения схемы выпрямителя Выпрямители – это устройства, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. Cтруктурная схема выпрямителя, в состав которого входят: • силовой трансформатор, служащий для преобразования (обычно понижения) переменного питающего напряжения; • вентиль, обладающий односторонней проводимостью и обеспечивающий преобразование переменного тока в выпрямленный (ток одного направления); • сглаживающий фильтр, который служит для преобразования выпрямленного тока в ток, близкий по форме к постоянному. Для преобразования переменного тока в постоянный служат электрические вентили различных типов: электронные (кенотроны), полупроводниковые (германиевые, кремниевые и др.), ионные (газотроны, тиратроны и др.). Полупроводниковый вентиль (диод) характеризуется главным образом средним допустимым значением выпрямленного тока и амплитудой обратного напряжения. Среднее значение ток а определяет тепловой режим вентиля, так что повышение среднего значения тока поведет к перегрева вентиля. Амплитуда обратного напряжения - это то наибольшее напряжение, которое может быть приложено к вентилю в обратном (непроводящем) направлении, не подвергая его опасности пробоя. Моделирование выпрямителя в программе Electronics Workbench Для моделирования схемы блока питания СИФУ использовалась программа Electronics Workbench Professional Edition v5.12.Схема приведена на рисунке 3  Рисунок 3-схема блока питания Поскольку моделирован только выпрямитель, тиристоры заменены диодами. Использован источник синусоидального переменного напряжения действующим значением 127(В) Из-за особенностей программы моделирования был использован трансформатор с коэффициентом передачи, равным единице. В результате получены осциллограммы, снятые с индуктивности и сопротивления на рисунке 4  Рисунок 4- Осциллограммы напряжения на резисторе и индуктивности. В силу рассмотренных преимуществ данная схема СИФУ и выпрямителя является предпочтительной для выпрямления однофазного синусоидального тока и напряжения. Напряжение на выходе обладает высоким коэффициентом пульсации, поэтому необходимо так же в некоторых случаях использовать дополнительно стабилизатор. От этого недостатка избавлены трехфазные выпрямители, но они состоят из значительно большего количества элементов и более сложны. Таким образом, данная система дает хорошие результаты при небольших затратах. В быту трехфазное напряжение часто недоступно, это во многом определяет область применения устройства. 3.Деятельность практиканта в период практики
Заключение В ходе прохождения преддипломной практики были изучена характеристика предприятия, организационная структура предприятия, был собран материал, необходимый для написания отчета. В ходе прохождения практики я: Ознакомиться с программой Electronics Workbench; Ознакомиться с основными параметрами выпрямителя; Сделать обзор и анализ научно-технической литературы по теме дипломного проекта «Разработка выпрямителя тока на полупроводниковом диоде»; Написать теоретическую часть дипломного проекта Данная практика является хорошим практическим опытом для дальнейшей самостоятельной деятельности. За время пройденной практики я познакомился с новыми интересными фактами. Закрепил свои теоретические знания, лучше ознакомился со своей профессией. Список использованной литературы 1.Кузнецов М.И. Основы электротехники, 2004. -1000 с. 2.А.Г. Морозов .Электротехника, электроника и импульсная техника (1987) А.Г. Морозов. -540 c. 3.М. Саймон, Ш. Пауль Электроника. Теория и практика. – 2018. – 1168 с. 4.В.В. Домбровский. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах (1983) В.В. Домбровский.-1983.-600c . 5.Г.Г. Рекус. Электрооборудование производств (2007) Г.Г. Рекус.-985c. |