тема 7 релиз. Система стабилизации электрического напряжения асинхронного генератора

• Название: Система стабилизации электрического напряжения асинхронного генератора
• Дата: 05.01.2023
• Размер: 271.15 Kb.
• Имя файла: тема 7 релиз.docx
• Тип: Курсовой проект; #873407

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы

«Политехнический колледж им. Н.Н. Годовикова»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: Система стабилизации электрического напряжения асинхронного генератора

Наименование профессионального модуля ПМ. 01 Контроль и метрологическое обеспечение средств и системавтоматизации

Специальность (код, наименование) 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (поотраслям)

Выполнил:		Руководитель работы:
Студент 3 курса Группа А-5		Преподаватель спец. дисциплин
		Ученая степень, должность
Сакулина В.А		Елисеева Е.В
(Ф.И.О.)		(Ф.И.О.)
(подпись)		(подпись) (Оценка, дата защиты)

Г. Калуга

2022

Оглавление

1.0 ВВЕДЕНИЕ 4

Анализ существующих схем и выбор схемы стабилизации 6

Виды стабилизаторов переменного напряжения 6

Проектирование схемы стабилизации переменного напряжения 11

Функциональная схема и принцип работы стабилизатора переменного напряжения 11

Реле стабилизатора напряжения и ответвления трансформатора  14

схема автоматического стабилизатора напряжения 14

1.0 ВВЕДЕНИЕ

С сегодняшним технологическим прогрессом продолжают появляться новые миниатюрные электрические и электронные продукты, и эти продукты требуют либо очень низкого источника переменного тока, либо источника постоянного тока для их работы [1]. Многие из существующих устройств питания с различными уровнями сложности и сложности могут дать только один выход постоянного тока, который не может служить той же цели, когда очень желательна очень низкая выходная мощность переменного тока. Следовательно, возникает необходимость проектирования и разработки выходного источника питания, который может служить двойной purpose обеспечения выходов постоянного и переменного тока различных значений для использования в миниатюрных электрических и электронных приборах, а также для различных бытовых и лабораторных экспериментальных целей [1,3,9,6,10,11]. Блок питания является фундаментальным блоком в электронных системах, который производит выходное напряжение постоянного тока в систему. Простейшей формой источника питания является нерегулируемый источник питания, который производит выход пульсации постоянного тока. Использование регуляторов с нерегулируемым источником питания дает очень плавный постоянный ток. Эти виды источников питания называются регулируемыми источниками питания [5,7,13].

Строительство стабилизирующего переменного блока питания в отделении было вызвано недоступностью и недостатком доступного, который необходим для экспериментов, особенно physics и электронных экспериментов. История энергоснабжения электроники вызвала большое внимание ученых и инженеров-электриков и электронщиков по проектированию и строительству регулируемых источников питания.

Блок питания прошел модификацию в течение многих лет до прибытия агрегата, чтобы удовлетворить удовлетворение потребителей. В 1967 году S. G. S Fairchild разрабатывает двойной источник питания, используя стабилизаторы стабилизаторов и транзистор Дарлингтона [7] [Fair Child Groups; 1967].

В 1973 г. Х. Олсен спроектировал стабилизатор напряжения интегральной схемы (ИС) сек, работающий в диапазоне 5 вольт при 20 МА или 7–20 В при 100 МА [13].

Г. Л. Татер в 1976 году [8] спроектировал блок питания с использованием суперрегулятора MPC 1000 для 15 В при 10 А. Он использовал два стабилизатора напряжения Motorola po sitive, каждый из которых имел отдельную вторичную обмотку трансформатора 18 В – 24 В [Tater; 1976]. Возможности общей комплектной оптоэлектронной системы, состоящей из оптического волокна, кремниевого зеркала, КМОП-фотодиода и dc/dc преобразователя, демонстрируются выработкой электрической мощности 60 мкВт [2].

Анализ существующих схем и выбор схемы стабилизации

Виды стабилизаторов переменного напряжения

схема автоматического стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения — это устройство, которое стабилизирует переменное напряжение и поддерживает его в диапазоне от 200 до 255 В переменного тока. Иногда в линии переменного тока появляются колебания напряжения или всплески. Если мы используем стабилизатор напряжения, то сверхвысокие или низкие напряжения не вызовут проблем с приборами. Он защищает любое электронное устройство, подключенное к нему, от повреждения. Автоматический стабилизатор напряжения является очень хорошим примером проектов силовой электроники.

На рынке присутствуют различные разновидности стабилизаторов напряжения. Но мы также можем сделать их дома в соответствии с нашими потребностями и требованиями.

Стабилизаторы напряжения переменного тока

Эти стабилизаторы напряжения переменного тока подразделяются на различные типы, такие как регуляторы напряжения переменного тока с вращением катушки , электромеханические регуляторы и трансформатор постоянного напряжения.

Регуляторы напряжения переменного тока с вращением катушки

Это более старый тип регулятора напряжения, который использовался в 1920-х годах. Работает по принципу аналогичному вариатору. Он состоит из двух катушек возбуждения: одна катушка неподвижна, а другая может вращаться вокруг оси, параллельной неподвижной катушке.

Регуляторы напряжения переменного тока с вращением катушки

Постоянное напряжение можно получить, уравновешивая магнитные силы, действующие на подвижную катушку, что достигается размещением подвижной катушки перпендикулярно неподвижной катушке. Напряжение во вторичной обмотке можно увеличивать или уменьшать, вращая обмотку в том или ином направлении от центрального положения.

Механизм сервоуправления можно использовать для перемещения положения подвижной катушки для увеличения или уменьшения напряжения; при таком вращении катушки регуляторы напряжения переменного тока могут использоваться как автоматические стабилизаторы напряжения.

Электромеханические регуляторы

Электромеханические регуляторы напряжения, которые используются для регулирования напряжения в распределительных сетях переменного тока, также называемые стабилизаторами напряжения или переключателями ответвлений. Для выбора подходящего отвода из нескольких отводов автотрансформатора эти стабилизаторы напряжения используют работу сервомеханизма.



Электромеханические регуляторы

Если выходное напряжение не находится в диапазоне заданного значения, то для переключения крана используется сервомеханизм. Таким образом, изменяя соотношение витков трансформатора, можно изменять вторичное напряжение для получения приемлемых значений выходного напряжения. Охота, которую можно определить как отказ контроллера постоянно регулировать напряжение; это можно наблюдать в мертвой зоне, в которой контроллер не работает.

Трансформатор постоянного напряжения

Это тип насыщающего трансформатора, который используется в качестве стабилизатора напряжения; его также называют феррорезонансным трансформатором или феррорезонансным регулятором. В этих стабилизаторах напряжения используется накопительная схема, состоящая из конденсатора для создания почти постоянного среднего выходного напряжения при изменении входного тока и высоковольтной резонансной обмотки. При магнитном насыщении участок вокруг вторичной обмотки используется для регулирования напряжения.



Трансформатор постоянного напряжения

Для стабилизации источника питания переменного тока используется простой и надежный метод, который может быть обеспечен трансформаторами с насыщением. Из-за отсутствия активных компонентов феррорезонансный подход является привлекательным методом, который опирается на характеристики насыщения контура прямоугольной формы для поглощения изменений входного напряжения.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Последовательные или шунтовые регуляторы часто используются для регулирования напряжения источников питания постоянного тока. Опорное напряжение подается с помощью шунтирующего регулятора, такого как стабилитрон или трубка регулятора напряжения. Эти устройства стабилизации напряжения начинают проводить ток при определенном напряжении и проводят максимальный ток, чтобы удерживать заданное напряжение на клеммах. Избыточный ток отводится на землю, часто с помощью маломощного резистора для рассеивания энергии. На рисунке показан стабилизатор постоянного напряжения с регулируемым напряжением на микросхеме LM317.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Выход шунтового регулятора используется только для подачи стандартного опорного напряжения на электронное устройство, называемое стабилизатором напряжения, которое способно подавать гораздо большие токи в зависимости от потребности.

Автоматический стабилизатор напряжения работает

Микроконтроллер генерирует сигналы управления, а четыре реле используются с автотрансформатором для управления и преобразования напряжения. Входное напряжение определяется микроконтроллером, и он пытается удерживать выходное напряжение в заданных пределах, переключая реле. Из четырех реле два переключают соединение между ответвлениями 165В, 190В и 240В, одно переключает выходное соединение между ответвлениями 215 и 240, а последнее является главным реле включения/выключения, которое отключает выход в случае аварии. низкие и высокие режимы резки. Взаимодействие реле с микроконтроллером очень просто.

Проектирование схемы стабилизации переменного напряжения

Функциональная схема и принцип работы стабилизатора переменного напряжения

В данном проекте рассматривается Автоматический стабилизатор напряжения.

важные моменты стабилизатора напряжения

Перед созданием этого устройства следует помнить о следующих моментах и спецификациях, чтобы создаваемое нами устройство могло работать должным образом и давать нам желаемые результаты:

• 
  Диапазон входного напряжения должен быть от 150 до 260В.
  
• 
  Диапазон выходного напряжения должен составлять от 200 до 240 В.
  
• 
  Не должно быть никаких изменений формы сигнала или частоты входных/выходных напряжений.
  
• 
  Материал, используемый в нем, не должен быть слишком дорогим, иначе было бы бесполезно делать его дома, преодолевая все трудности, вместо этого можно просто купить дешевый на рынке. Поэтому он не должен быть дорогим.
  
• 
  В конечном виде изделия не должно быть никаких варисторов или переменных резисторов.
  
• 
  Всего в схеме используется 4 реле.
  
• 
  Используемый автотрансформатор имеет 4 дополнительных отвода, настроенных на 165В, 190В, 215В и 240В, все с разницей около 25В.
  
• 
  Используемый микроконтроллер PIC 16F873A.
  

стабилизатор напряжения ИЗМЕРЕНИЕ ВХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Прежде всего, для преобразования входного переменного напряжения в постоянное используется мостовой выпрямитель, за которым следует большой конденсатор, сглаживающий постоянное напряжение. А с помощью схемы делителя напряжения мы понижаем постоянное напряжение, чтобы микроконтроллер мог его принять. После долгих размышлений и экспериментов соотношение резисторов схемы делителя напряжения было выбрано равным (47 кОм * 6): 3,3 кОм. схема в этом соотношении работает лучше, а также снижается рассеиваемая мощность.

На выходе схемы делителя напряжения была подключена схема фиксации, образованная двумя диодами. Напряжение будет зафиксировано одним из диодов, когда он начнет работать в режиме прямого смещения после получения высокого напряжения. Оно будет примерно 5,7В. Если на выходе делителя напряжения появится низкое напряжение, то другой диод начнет работать в режиме прямого смещения и зафиксирует напряжение на -0,7. Затем эти напряжения можно безопасно подавать на АЦП микроконтроллера. Диоды Шатки можно использовать для улучшения фиксации напряжения.

Входное сопротивление АЦП и входных конденсаторов — это две вещи, которые могут повлиять на правильную работу схемы:

• 
  Если входной конденсатор очень большой, то его разрядка будет медленнее, и мы не сможем получить быстрый или быстрый отклик. После использования различных конденсаторов мы обнаружили, что конденсатор емкостью 22 мкФ лучше всего подходит, поскольку его отклик был эффективным в случае постоянного напряжения, а также пульсаций.
  
• 
  Для правильного измерения уровня постоянного тока АЦП ПОС подключим конденсатор на выходе делителя напряжения. Это обеспечит параллельную емкость внутреннему конденсатору АЦП. Время выборки АЦП также было скорректировано, чтобы мы могли получить точные результаты.
  

КАЛИБРОВКА автоматического стабилизатора напряжения

Для целей калибровки мы поместили переключатель в цепь. Когда этот переключатель активируется и мы сбрасываем микроконтроллер, то контроллер переходит в режим калибровки. Это будет единственный переменный резистор, который мы использовали в схеме, и он необходим, потому что может быть много несоответствий в различных компонентах и их выводах в схеме. На выходы могут влиять допуск резисторов и вариации прямого падения напряжения на диодах, а также многие другие факторы. Мы подключим переменный резистор в нашу схему делителя напряжения и, изменяя значения сопротивления, мы сможем получить требуемый выход.

Переменный резистор в этой схеме не надежен, и в условиях переменного высокого и низкого напряжения нам нужна постоянство в работе этой схемы в течение более длительных периодов времени, поэтому мы решили не использовать переменный резистор в конечном продукте.

Автоматический стабилизатор напряжения на микроконтроллере

Когда микроконтроллер входит в режим калибровки, контроллер показывает измененное входное напряжение. Мы можем измерить реальное напряжение с помощью вольтметра. Изменяем переменное сопротивление и микроконтроллер показывает другое напряжение. Кодирование АЦП микроконтроллера выполняется таким образом, что результат АЦП преобразуется в уровень напряжения переменного тока. Также вводится константа, которая умножается на целое выражение, и когда мы изменяем значение переменного резистора, значение постоянной также изменяется, что можно увидеть на семисегментном дисплее. Микроконтроллер сохраняет это значение в своей EEPROM.

Когда контроллер запускается, он проверяет калибровку. Постоянное значение было сохранено в EEPROM, контроллер извлекает данные, и теперь это значение будет использоваться во всех дальнейших расчетах напряжения. При первом запуске микроконтроллера он ожидает калибровки, если переключатель нажать, и калибровка выполнена, то переключатель размыкается и константа сохраняется в EEPROM и выполняются дальнейшие операции.

После успешной калибровки теперь мы можем удалить переключатель и переменный резистор из схемы. Переключатель и переменный резистор могут понадобиться только сейчас, если мы хотим пере калибровать схему, в противном случае они больше не требуются в схеме.

Реле стабилизатора напряжения и ответвления трансформатора 

Вышеприведенная конфигурация показывает различные ответвления трансформатора с реле. Переключение входа осуществляется между 165 В, 190 В и 240 В, а для выхода - 240 В и 215 В. В этой схеме мы использовали простой автотрансформатор. Вспомогательная обмотка используется для питания схемы, также показано соотношение витков:

схема автоматического стабилизатора напряжения

Обе части принципиальной схемы автоматического стабилизатора напряжения показаны ниже. Вы можете использовать эти схемы.



Схема автоматического стабилизатора напряжения 2 схема автоматического стабилизатора напряжения

стабилизатор напряжения ЦЕПНАЯ работа

Для схемы микроконтроллера используем внешний кварц 4МГц. Это необходимо, поскольку в PIC 16F873A нет внутреннего кристалла. Вход постоянного тока 5 В используется для питания микроконтроллера. Вспомогательная обмотка автотрансформатора 12,5В. Это напряжение не будет сильно меняться, потому что схема и реле также будут регулировать это напряжение. Этот переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя, а затем фильтруется конденсатором. Также используется регулятор напряжения 7805, который принимает отфильтрованный постоянный ток. Также используется развязывающий конденсатор, расположенный рядом с микроконтроллером.

Напряжение постоянного тока, поступающее на 7805, также используется для питания реле. Но не напрямую, так как напряжение все же немного превышает номинальное напряжение реле. Таким образом, мы пропускаем это напряжение через четыре последовательных диода, которые уменьшают напряжение на 2,8 В. Микроконтроллер, управляет переключением реле, но он не может обеспечить ток, необходимый для работы реле, поэтому мы используем транзисторы для усиления значения тока.

Что касается семисегментного дисплея, то три семисегментных дисплея, используемых в схеме, переключаются один за другим, что сводит к минимуму количество выводов, необходимых для их управления. Но это происходит так быстро, что мы не можем понять это, просто взглянув на них. Частота обновления составляет 167 Гц, то есть дисплей обновляется 167 раз в секунду. Для достижения необходимой яркости мы соединили семь транзисторов с семисегментными дисплеями.

Мы использовали в схеме три светодиода, которые также показывают задержку, отсечку низких или высоких частот или просто нормальный режим работы контроллера.

1.7 Выводы

1.8 Приложение: перечень элементов