ANALIZA STANU NIEUSTALONEGO W OBWODACH REZYSTANCYJNO-INDUKCYJNYCH W ASPEKCIE MINIMALIZACJI PRZEPIĘĆ KOMUTACYJNYCH

ISBN: 0239-7129-210

290 stron
format: B5
oprawa: miękka
Rok wydania: 2011

Rozwój przemysłu pociąga za sobą tworzenie coraz bardziej złożonych struktur systemów sterujących, które coraz częściej uniezależniają urządzenie od działania systemów elektronicznych. Doprowadza to do stanu, w którym nawet drobna awaria może być przyczyną znacznych strat materialnych. Analiza przyczyn uszkodzeń urządzeń elektronicznych [89] wykazuje, że są one najczęściej wywołane przez:
błędy popełniane przez obsługę i projektantów;
wszelkiego rodzaju przepięcia.
Ograniczenie szkód powstałych w wyniku przepięć wymaga stosowania odpowiednio dobranych elementów i zespołów elementów ochronnych. Problem ochrony przed przepięciami jest szczególnie istotny w układach sterowania, kontroli i pomiarów.
Problem przepięć wynikających z komutacji małych prądów indukcyjnych zaczął być zauważany w trakcie wzrostu wykorzystania elektronicznych metod sterowania urządzeń elektrycznych i energoclcktronicznyeh.
Analizując stany nieustalone w obwodach nieliniowych trudno jest jednoznacznie zaproponować metodę analityczną rozwiązania równania różniczkowego, która byłaby uniwersalną dla wszystkich przypadków. Nic można wyodrębnić zasadniczych metod analitycznych, tak jak w przypadku obwodów liniowych. W przypadku obwodów nieliniowych wybór metody zależy od topografii układu, rodzaju wymuszenia i sposobu aproksymacji funkcji nieliniowej.
Spośród wielu metod analizy równań nieliniowych najczęściej stosuje się metody graficzne, analityczne i numeryczne. Nic zawsze wyniki końcowe poszczególnych metod są zadowalające. Charakterystyki elementów nieliniowych są aproksymowane zapisem matematycznym, który bezpośrednio może rzutować na wybór metody i złożoność obliczeń.

SPIS TREŚCI

Wykaz oznaczeń
1. Wprowadzenie
1.1. Geneza pracy
1.2. Powstawanie przepięć łączeniowych
1.3. Zakres pracy
2. Model matematyczny odbiornika
3. Redukcja przepięć za pomocą dodatkowej komutacji
3.1. Wyznaczenie parametrów modeli
3.1.1. Silnik indukcyjnyjednofazowy o mocy 23 W, cos?=0.8
3.1.1.1. Wyznaczenie parametrów modelu źródła zasilania
3.1.1.2. Wyznaczenie parametrów modelu silnika
3.1.1.3. Estymacja zmiennych modelu silnika
3.1.2. Silnik indukcyjny z obciążeniem 70 W, cos? = 0.5
3.1.3. Silnik indukcyjny z obciążeniem 140 W, cos?= 0.8
3.1.4. Silnik indukcyjny z obciążeniem 200 W, cos?=0.8
3.1.5. Silnik indukcyjny z obciążeniem 300 W, cos?= 0.9
3.1.6. DwójnikRL o mocy 2000 W, cos?=0.8
3.2. Wyznaczenie wartości rezystancji bocznika
3.3. Weryfikacja metody
4. Redukcja przepięć przy wykorzystaniu nieliniowej rezystancji
4.1. Aproksymacja nieliniowej charakterystyki warystora
4.1.1. Model klasyczny
4.1.2. Model wielomianowy
4.1.3. Model wykładniczy
4.1.4. Model aproksymacji odcinkowej
4.2. Wyznaczenie wartości początkowej prądu komutacji
4.3. Analiza metodą równań różnicowych
4.4. Analiza równania z aproksymacją wieloodcinkową
4.5. Analiza obwodu metodą Szeregu Volterry
4.6. Analiza równania nieliniowego metodą operatorową Nowackiego
4.7. Metoda iteracji komputerowej
4.8. Porównanie metod
4.9. Weryfikacja empiryczna pomiarów w obwodzie z warystorem
5. Modele skorygowane empirycznie
5.1. Model źródła zasilania z uwzględnieniem indukcyjności
5.2. Rozszerzony model warystora
5.2.1. Wybór topologii modelu
5.2.2. Weryfikacja modelu warystora
5.3. Model silnika z uwzględnieniem pojemności
5.3.1. Silnik indukcyjny o mocy 23 W, cos?= 0.8
5.3.2. Silnik indukcyjny o mocy 70 W, cos?= 0.5
5.3.3. Silnik indukcyjny o mocy 140 W, cos?= 0.8
5.3.4. Silnik indukcyjny o mocy 200 W, cos?= 0.8
5.3.5. Silnik indukcyjny o mocy 300 W, cos?= 0.9
6. Analiza obwodu uwzględniającego pojemności źródła i silnika
6.1. Wyznaczenie wartości początkowych zmiennych stanu
6.2. Analiza stanu obwodu po komutacji
6.2.1. Analiza za pomocą badań symulacyjnych
6.2.2. Rozwiązanie układu równań różnicowych
6.2.3. Rozwiązanie równań stanu z linearyzacją wicloodcinkową
6.2.3.1. Odcinek wielkiej rezystancji z niezerowymi warunkami
początkowymi
6.2.3.2. Odcinek małej rezystancji z niezerowymi warunkami
początkowymi dla napięć dodatnich
6.2.3.3. Odcinek małej rezystancji z niezerowymi warunkami
początkowymi dla napięć ujemnych
6.2.3.4. Odpowiedź po komutacji
6.2.4. Analiza układu równań metodą Nowackiego
6.2.5. Metoda wariacji stałych
6.2.6. Poszukiwanie funkcji przybliżonych wyznaczonych z metody
wariacji stałych
6.3. Porównanie metod
7. Ograniczanie przepięć za pomocą warystora i kondensatora
7.1. Wyznaczanie wartości pojemności Co dla silnika o mocy 23 W,
cos? = 0.8
7.1.1. Analiza równań stanu
7.1.2. Weryfikacja rozwiązań dla Co= 100 nF
7.2. Analiza dla silnika o mocy 70 W, cos?= 0.5
7.3. Analiza dla silnika o mocy 140 W, cos?= 0.8
7.4. Analiza dla silnika o mocy 200 W, cos? = 0.8
7.5. Analiza dla silnika o mocy 300 W, cos?= 0.9
7.6. Analiza dla dwójnika RL o mocy 2000 W, cos?= 0.8
7.7. Wyznaczenie przepięcia na zaciskach źródła zasilającego
7.8. Dobór parametrów warystora
7.8.1. Najważniejsze parametry warystora
7.8.2. Wskazówki doboru
8. Wymuszenie komutacji w zerze
9. Przepięcia w obwodzie silnika skokowego
10. Wnioski końcowe
10.1. Wnioski poznawcze
10.2. Wnioski dotyczące wykorzystania wyników pracy
Zl. Załącznik 1. Algorytm bisekcji wielowymiarowej
Zl.l. Algorytm jednej zmiennej
Z1.2. Algorytm wiciu zmiennych
Z1.3. Weryfikacja algorytmu
Z2. Załącznik 2. Równania stanu dla modelu silnika o mocy 23 W z pojemnością
Literatura cytowana
Literatura autorska