Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Технические характеристики имитатора ИП-1





Форма импульсов Прямоугольная

Амплитуда импульсов, В 0 – 1000

Длительность импульсов, мкс:

на резисторе Rр = 25 Ом 0,5

на резисторе Rр = 50 Ом 1,0

Длительность фронта, нс 10

 

Основным недостатком имитатора ИП-1 является наличие серии дополнительных импульсов с неуправляемой амплитудой, вызванных дребезгом контактов реле.

Эти недостатки способствовали разработке имитаторов помех ИП-2 [120], ИИП [121] и И-1 [122], в которых накопителем энергии служит конденсатор, разряжаемый через импульсный тиратрон с подогреваемым катодом.

Упрощенная принципиальная схема этих приборов приведена на рис. 4.4.

Отличаются они конструкцией и динамическим диапазоном амплитуды выходных импульсов. У ИП-2 и ИИП амплитуда импульсов составляет 200 – 1200 В, у И-1 500 – 5000 В.

Рис. 4.4. Упрощенная принципиальная схема имитаторов

с накопительным конденсатором

 

Заряд накопительного конденсатора С осуществляется от выпрямительного моста В и контролируется вольтметром V. Напряжение на диодный мост подается от сети через автотрансформатор Тр1 и повышающий трансформатор Тр2, что даёт возможность плавно изменять амплитуду импульсов. Ключом служит тиратрон Л, управлемый импульсами схемы управления СхУ, которая задает режим запуска тиратрона (периодический, однократный, ждущий), частоту повторения импульсов и их фазу относительно напряжения сети.

Импульсы экспоненциальной формы через передающий конденсатор Сп передаются в фазные или нулевой провода сети питания. К гнездам М и Э подключают, соответственно, магнитую и электрическую антенны.

Для испытаний устойчивости изоляции электромагнитных реле импульсному напряжению в качестве помехи применяют экспоненциальные импульсы напряжения, параметры которых стандартизованы МЭК [123]. Амплитуда Е этих импульсов для разных групп жесткости испытаний составляет 1 и 5 кВ (+0 … -10 %), длительность на уровне 0,5 Е равна 50 мкс (± 20 %). Значения параметров сигнала даны для ненагруженного источника. Выходное сопротивление источника равно 500 Ом (± 10 %), а энергия сигнала – 0,5 Дж (± 10 %).



Схема источника сигнала приведена на рис. 4.5 [1].

 

Рис. 4.5. Схема источника экспоненциальных сигналов

согласно стандартам МЭК 255-4 и 255-5

 

Схема содержит источник Е высокого постоянного напряжения с большим внутренним сопротивлением, управляемый разрядник Р, блок управления разрядником У, выход синхронизации осциллографа О.

 

Табл. 4.1

Таблица параметров элементов схемы

 

В [1] рассматриваются имитаторы импульсов с высокочастотным заполнением. В [1] установлено, что при работе релейных схем вследствие искрения контактов появляются импульсные помехи с высокочастотным заполнением. При этом амплитуда импульсов достигает нескольких кВ, а частота заполнения нескольких МГц.

Для имитации помех такого рода могут применяться схемы имитаторов, приведенных на рис. 4.6 [1].

 

Рис. 4.6. Имитаторы импульсов с высокочастотным заполнением:

а) согласно стандарту IEEE STD-472-1974;

б) согласно публикации МЭК 255-4

 

В этих схемах используются неуправляемые разрядники Р, которые при пробое возбуждают затухающие колебания в LC колебательных контурах. Частота импульсов в схеме на рис. 4.6, а задается частотой сети питания прибора, а в схеме на рис. 4.6, б – постоянной времени заряда конденсатора С5 через дроссель с индуктивностью L5. Амплитуда выходных импульсов в схеме на рис. 4.6, а определяется напряжением пробоя разрядника Р и составляет 2,5 – 3 кВ. В схеме на рис. 4.6, б предусмотрено 3 выходных контакта, на которых амплитуда импульсов соответственно равна0,5; 1 и 2,5 кВ [123, 124].

В [1, 11] приводятся примеры имитаторов длительных помех.

Впервые имитатор длительных помех был предложен Тэндоном М.Л. в [11].

Схема имитатора периодических провалов напряжения ступенчатой формы [11] изображена на рис. 4.7. Данный имитатор предназначен для определения помехоустойчивости средств вычислительной техники к провалам сетевого напряжения.

Схема имитатора содержит: силовые транзисторы Т1 – Т3, блок мощных резисторов R1 – R3, переключатели К1 – К3, шунтирующие диоды Д1 – Д3, блок временной задержки БВЗ, блок управления и синхронизации БУиС.

В исходном положении питающее напряжение подводится к исследуемой нагрузке через открытые транзисторы Т1 – Т3, управление которыми осуществляется от БУиС. Формирование провала напряжения заданной длительности производится схемой ВЗ, представляющей собой несимметричный мультивибратор с регулируемой скважностью и длительностью вырабатываемых импульсов. При появлении импульса на выходе БВЗ блок БУиС прекращают работу, транзисторы закрываются – на исследуемой нагрузке происходит провал напряжения. При запирании транзисторов Т1 – Т3 весь ток нагрузки протекает через резисторы R1 – R3; глубина моделируемых провалов напряжения в каждой фазе исследуемой нагрузки равна падению напряжения на резисторах. При моделировании провалов напряжения глубиной 100 % Uн переключатели К1 – К3 размыкаются.

 

 

Рис. 4.7. Схема имитатора периодических провалов напряжения

 

Существенным недостатком схемы имитатора является моделирование провалов напряжения только в положительные полупериоды напряжения.

Аналогичное решение имеют схемы экспериментальных установок, описанные в [33, 125, 126]. Они были разработаны для моделирования колебаний напряжения на зажимах ламп накаливания при исследовании влияния изменений светового потока ламп на зрение человека, а также для исследования влияния выбросов и провалов напряжения на ЭВМ.

Наличие инерционных механических реле, ограниченный диапазон моделирования длительности провалов напряжения являются существенными недостатками этих установок.

Имитатор провалов напряжения, принципиальная схема которого приведена в [127], обладает более широким диапазоном по сравнению с ранее описанными схемами имитаторов. Длительность моделируемых этим имитатором провалов напряжения составляет от 1 до 11 периодов напряжения сети с длительностью цикла повторения в 100 периодов.

Схема имитатора приведена на рис. 4.8. В состав схемы входят силовые диоды 1 и 2, переменные резисторы 3 и 4, контакты 5 и 6, блок управления (БУ) 7. Напряжение сети к исследуемой нагрузке подводится через замкнутые контакты 5 и 6. Управление последними осуществляется блоком БУ, соответственно, контактом 6 – в отрицательный, а контактом 5 – в положительный полупериод напряжения сети. В состав блока управления входят десятичные электромеханические счётчики, релейный сдвигающий регистр, переключатель длительности выбросов и провалов и автотрансформатор. Глубина провалов напряжения на исследуемой нагрузке равна падению напряжения на переменных резисторах 3 и 4 соответственно в положительный и отрицательный полупериод сетевого напряжения.

 

Рис. 4.8. Схема имитатора периодических провалов напряжения

 

К недостаткам имитатора следует отнести низкую надёжность работы его схемы, обусловленную наличием электромеханических реле и счётчиков, малый диапазон изменения длительности выбросов и провалов, а также его ограниченное быстродействие.

Другая вариант схемы имитатора длительных помех, выполненного с использованием транзисторной логики и тиристоров, представлена в [128]. Имитатор моделирует выбросы и провалы напряжения прямоугольной формы длительностью от 1 до 30 периодов напряжения сети с регулируемой амплитудой: выбросов – до 20 %, провалов – до 100 % Uном.

Схема имитатора изображена на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Схема экспериментальной установки для моделирования

выбросов и провалов напряжения

 

В состав схемы входят тиристорные ключи К1 и К2, автотрансформатор AT, генератор синхронизации ГС и блок управления БУ. Напряжение сети прикладывается к исследуемой нагрузке через открытый ключ К1. Блок БУ служит для формирования требуемой длительности выбросов или провалов, паузы между очередными изменениями, а также для управления тиристорными ключами К1 и К2. При запуске схемы имитатора К2 открывается, а К1 – закрывается и на исследуемой нагрузке происходит выброс или провал напряжения. Моделируемая амплитуда выброса или провала напряжения задается установкой подвижного контакта автотрансформатора AT в соответствующее положение, а моделируемая длительность задаётся на блоке управления БУ.

Существенным недостатком этой и ранее описанных схем имитаторов является ручной режим управления, требующий при проведении экспериментальных исследований значительного времени.

Для исследования влияния колебаний напряжения на работу асинхронной нагрузки была разработана схема экспериментальной установки [129].

Способ моделирования колебаний напряжения, применяемый в данной установке, заключается в следующем: колебания напряжения на зажимах асинхронного двигателя моделируются с помощью искусственной быстро изменяющейся нагрузки, роль которой выполняет управляемый реактор с вращающимся магнитным полем [130].

Схема установки (см. рис. 4.10) содержит исследуемый асинхронный двигатель (АД), управляемый реактор (УР), реактор с прямолинейной характеристикой Р, силовой автотрансформатор (ATР) и блок управления.

Управление магнитным реактором УР осуществляется блоком БУ, в качестве которого используется задающий генератор синусоидального напряжения ГЗ-16. Изменение тока в управляющей цепи реактора УР приводит к изменению его внутреннего сопротивления в каждой фазе, а это, в свою очередь, приводит к изменению общего тока потребления в силовой цепи схемы. На линейном реакторе Р, выполняющем в данной установке роль внешнего сопротивления питающей линии, происходит падение напряжения, что обуславливает изменения напряжения на зажимах АД.

Сложность управления экспериментальной установкой и относительно низкое быстродействие процесса моделирования (постоянная времени составляет 0,089 с ) ограничивают номенклатуру исследуемых электроприёмников.

 

 

Рис. 4.10. Схема имитатора колебаний напряжения

Рассмотренные схемы имитаторов были разработаны для определения помехозащищенности средств вычислительной техники от сетевых провалов и выбросов напряжения. Определение степени помехозащищенности ЭВМ проводилось в соответствии с методикой [1], по которой исследуемый блок питания вычислительной машины подключается к питающей сети через силовую часть схемы имитатора.

На блоке управления имитатора устанавливается время паузы t и минимальная длительность провала tп (выброса tв). Имитатор включается на циклический режим работы.

Изменяя вручную глубину провала (выброса) напряжения при минимальной заданной длительности провала tп, находят такое значение Uп*, при котором происходит сбой в работе вычислительной машины.

Затем длительность провала увеличивают на приращение ∆t, соответствующее длительности одного полупериода сетевого напряжения, и для данной длительности провала tпi определяют Uп*' и так далее.

По результатам измерений строят кривую зависимости Uп* = f(tп).

Недостатком метода является длительное время проведения испытаний, обусловленное ручным режимом управления испытательной аппаратуры.

В [1] дается следующее определение имитаторов длительных помех:

Имитатор длительных помех – это устройство, имитирующее в сети питания испытуемого ЭО провалов напряжения или перенапряжений. Имитируемые процессы реализуются путем включения в промежуток между фазой сети питания и нагрузкой (испытуемым ЭО) добавочных сопротивлений или источников напряжения. Имитатор обычно состоит из блока коммутации и блока управления. Блок коммутации содержит технические средства, с помощью которых задается глубина провала или амплитуда перенапряжения. С помощью технических средств блока управления задается частота повторения и длительность процессов.

Основные варианты блоков коммутации приведены на рис. 4.11.

Их можно разделить на блоки, в которых коммутируются добавочные резисторы (рис. 4.11, а – г), и блоки, в которых коммутируются добавочные источники напряжения (рис. 4.11, д – ж). Второй классификационный признак – это исполнение коммутационных ключей: с применением (например, реле) или бесконтактное исполнение (тиристоры, симисторы).

В наиболее ранних разработках имитаторов длительных помех [12, 131] добавочные резисторы коммутируются с помощью тиристорных ключей.

Универсальная схема блока с добавочными резисторами и контактными ключами изображена на рис. 4.11, а. Входное напряжение Uвх устанваливается с помощью автотрансформатора. Для создания провалов напряжения Uвх устанваливается равным напряжению сети Uс (для этого режима применение АТР необязательно). Для создания перенапряжений напряжение Uвх с помощью АТР устанавливается равным Umax.

Изменение коэффициента передачи четырехполюсника осуществляется с помощью ключей Ка и Кб. При замыкании ключа Ка или размыкании ключа Кб напряжение на нагрузке возрастает на ΔUв – реализуется перенапряжение, при размыкании Ка или замыкании Кб напряжение на нагрузке уменьшается на ΔUп – реализуется провал.

 

Рис. 4.11. Основные варианты блоков коммутации имитаторов длительных помех

 

Более простой и экономичной является схема, приведенная на рис. 4.11, б. При генерации провалов переключатель устанавливается в положение П, а при генерации перенапряжений (выбросов) – в положение В.

Все варианты блока коммутации, содержащие добавочные резисторы, обладают следующими недостатками. При имитации перенапряжений требуется выполнять по две регулировки: сначала нужно установить требующееся напряжение Uвх с помощью АТР; затем следует установить номинальное напряжение на нагрузке. Только после этого можно коммутировать ключ Ка.

Варианты блока коммутации, содержащие контакты, кроме длительных помех генерируют «лишние» серии импульсных помех с неуправляемыми параметрами. Для исключения (или ослабления) этого недостатка в [1] рекомендуется либо устанавливать между блоком коммутации и испытуемым ЭО фильтр нижних частот, либо выполнять коммутацию ключей в моменты перехода напряжения сети через нуль. Для этой цели может использоваться специальный переключатель, описанный в [1, 132].

Были также разработаны трехфазные имитаторы длительных помех ИН-1 [125, 127] и И-4 [128, 133].

Схема блока коммутации трехфазного имитатора длительных помех И-4 [128, 133] приведена на рис. 4.12.

 

 

Рис. 4.12. Схема блока коммутации трехфазного имитатора длительных помех И-4

 

Схема содержит три идентичных ветви, входы которых (клеммы 37 – 39) подключены к трехфазной сети. В частности, в первая ветвь входят последовательно включенные диоды 1 – 2 и мощные резисторы 7 – 8, зашунтированные переключающимися контактами 13 – 14 и 25 – 28 переключателей 19 – 20. Нагрузкой являются сопротивления 41 – 43.

Схема блока управления приведена на рис. 4.13.

 

 

Рис. 4.13. Схема блока управления трехфазного имитатора длительных помех И-4

 

Схема содержит десятичные электромеханические счетчики 44 и 45 реле 46 – 59, замыкающий контакт 60 счетчика 44, замыкающий контакт 61 и размыкающий контакт 62 счетчика 45, замыкающий контакт 63 реле 46, замыкающий контакт 64 реле 47, замыкающие контакты 65 и 66 реле 48, замыкающий контакт 67 реле 49, замыкающие контакты 68 – 76 и переключающие контакты 77 – 86 реле 50 – 59, переключатель 87, имеющий контакты 88 – 98, переключатель 99, имеющий контакты 100 – 103, автотрасформатор 104, диоды 105 – 135, реле

Дополнительная часть схемы блока управления (см. рис. 4.14) содержит реле 136 – 139, замыкающие контакты 140 и 141 реле 47, замыкающие контакты 142 (143 – 145) реле 136 (137 – 139), диоды 146 – 157, переключатель 158, имеющий контакты 160 и 161, переключатель 159, имеющий контакты 162 и 163.

 

 

Рис. 4.14. Дополнительная часть схемы блока управления

 

Имитатор имеет циклический режим работы. Длительность цикла составляет 100 периодов напряжения сети, т. е. 2 с.

Недостатком имитатора является его громоздкость, обусловленная выбранной базой для реализации – электромеханическими счетчиками импульсов и реле.

В дальнейших параграфах настоящей монографии приведены выполненные авторами разработки.

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.