| Шпоры по электротехнике | |
| Автор: drug | Категория: Технические науки / Электроэнергетика | Просмотров: | Комментирии: 0 | 02-01-2013 16:49 |
ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Почти половина энергии в нашей стране потребляется в преобразованном виде (пост. тока). Электрический привод постоянного тока, в том числе тяговый, мощные электротермические установки. Растёт группа потребителей нуждающихся в переменном токе повышенной частоты (частотно-регулируемый привод, индукционные установки), для питания таких потребителей применяют ТПЧ. Электрические сети постоянного тока экономически эффективны на больших расстояниях. Мощный тиристорный выпрямитель преобразует в постоянный ток, на выходе мощный тиристорный инвертор. Инвертор, работающий на сеть, в которой имеются мощные источники переменного тока, называются ведомым сетью (зависимым) инвертором. Вентильные преобразователи применяются для возбуждения генераторов, как источника реактивной мощности.
с
Вентили подразделяются на две основные группы: диоды (неуправляемые вентили) и тиристоры (управляемые вентили).
ОДНОФАЗНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Выпрямители в мощных энергетических установках имеют ряд характерных особенностей:
1) Нагрузка имеет активно-индуктивный характер. При больших токах сопротивление индуктивности короткой сети, связывающей преобразователь с нагрузкой, становится соизмеримым с сопротивлением нагрузки.
2) Необходимо при анализе принимать во внимание индуктивности рассеяния обмоток трансформатора.
3) Выпрямители большой мощности выполняются как правило трёхфазными, т.к. все три фазы сети нагружаются равномерно.
4) Часто необходимо регулировать напряжение на выходе выпрямителей, что требует применение управления выпрямителей.
Запирание тиристоров в управляемых УВ происходит за счёт изменения полярности сети переменного тока. В этом случае процесс вентилей называется естественной коммутацией.
До включения тиристора VS1напряжение на нагрузке Ud=0. При включении тиристора в момент α напряжение Ud возрастает скачком до Ud=l2, поскольку на открытом тиристоре Uа=0, при этом i2=iа=id. При активной нагрузке ток повторяет форму напряжения. При θ=π ток вентиля и ток нагрузки становятся равными нулю, VS1 запирается. До отпирания тиристора VS2 появляется бестоковая пауза. В момент отпирания VS2 Ud=-l2. На закрытом тиристоре Uа=2∙l2.
Работа на активно-реактивную нагрузку (1)
Индуктивность Lн препятствует нарастанию тока id. После включения тиристора VS1 в момент α мощность передаётся из сети в нагрузку, направление тока и напряжения в нагрузке совпадает. Энергия запасается в индуктивности нагрузки. В момент π напряжение Е2 меняет знак, но Lн стремиться задержать спад тока id= iа и VS1 продолжает проводить ток. Теперь направление напряжения и тока в нагрузке противоположны – это означает, что нагрузка является источником энергии, т.е. возвращает энергию в сеть. Часть этой энергии при этом теряется в Rн (активном). В момент θ=λ+α ток спадает к нулю и VS1 запирается. После бестоковой паузы в момент θ=π+α подаётся управляющий импульс на вентиль VS2, и процессы повторяются. Такой режим, когда между интервалами проводимости вентилей имеются бестоковые паузы, называется режимом прерывистого тока. Появление отрицательных площадок в кривой Ud приводит к тому, что средние значения Еd стали меньше.
(1) (2)
Значит, эдс Еd зависит не только от угла управления α, но и характера нагрузки (т.е. от ωLн/Rн). При увеличении индуктивности длительность бестоковой паузы уменьшается, при достижении λ=π выпрямитель переходит в режим непрерывного тока.
Режим непрерывного тока (2)
ω∙Lн>>Rн ток непрерывен и хорошо сглажен, среднее значение id. В режиме непрерывного тока длительность протекания тока через VS λ=π, т.е. в любой момент времени нагрузка подключена к одной из полуобмоток трансформатора. Регулировочная характеристика представляет собой косинусоиду. При значения угла управления α>αкр, энергия занесённая в индуктивности, оказывается недостаточной для поддержания непрерывного тока и выпрямитель переходит в режим прерывистого тока.
3-х ФАЗНЫЙ НУЛЕВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Применение 3-х фазных выпрямителей позволяет:
1) Создать равномерную нагрузку на все фазы сети;
2) Уменьшить пульсацию выпрямительного напряжения;
3) Повысить коэффициент мощности.
Будем рассматривать режим активно –индуктивной нагрузки, ω∙Lн>>Rн. На временных диаграммах представлен режим работы выпрямителя при α=0. Моменты θ1, θ2, θ3, соответствующие точкам пресечения двух синусоид вторичных напряжений, является моментом естественного отпирания. Пусть в момент θ, создан положительный управляющий импульс на VS1, в нагрузке установится ток id=ia=i2; Ud=l2А. Потенциал катода проводящего тиристора VS1 относительно нулевой точки звезды φк=l2А. Следовательно, к катодам всех тиристоров приложено наибольшее положительное напряжение l2А и VS2 и VS3 на интервале θ1-θ2 заперты.
В момент θ2 наиболее положительным становится вторичное напряжение l2B и отпирается VS2 – то на него в момент θ2 подаётся управляющий импульс. При отпирании VS2 Ud=l2B и φк=l2B, этим потенциалом на катоде надёжно запирается VS1 и VS3. Таким образом в каждый момент проводит тиристор, потенциал анода которого наиболее положителен, в точках естественного отпирания происходи переход тока с одного тиристора на другой. Кривая Ud пульсирует с периодом в 3 раза меньшим, чем период частоты сети. Пульсация входного напряжения в 3-х фазных выпрямителях меньше чем в однофазных, частота пульсации выше, что позволяет сгладить пульсацию фильтром с меньшей мощностью реактивных элементов. На неработающем тиристоре VS2 при открытом VS1 потенциал анода φа=l2B, потенциал катода φк=Ud, напряжение на тиристоре: Ua= φа-φк= l2B-Ud=l2B-l2B равно линейному напряжению.
3-х ФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Тиристоры схемы образуют две группы: VS1, VS3, VS5 – катодную (у них общие катоды) и VS2, VS4, VS6 – анодную. Приняв потенциал общей точки звезды вторичной обмотки тиристора за нуль, можно считать что напряжение на нагрузке есть сумма выходных напряжений двух 3-х фазных нулевых схем, образованных на вентилях катодной и анодной групп. Напряжение на нагрузке Ud=φkk-Uaa, φkk – потенциал катодов катодной группы; Uaa – потенциал анодов анодной группы.
Работа 3-х фазного мостового выпрямителя при угле управления α=0.
В каждый момент времени ток проводит один тиристор катодной группы, у которого напряжение на анод наиболее положительно, и один тиристор анодной группы, у которого напряжение на катоде наиболее отрицательно. Моментами естественного отпирания тиристоров катодной группы являются точки пересечения синусоид l2 при положительных напряжениях, для тиристоров анодной группы – точки пересечения тех же синусоид при отрицательных напряжениях от моментов естественного отпирания отсчитывает углы управления α. В момент θ, например, проводят ток VS1 и VS2.
Через два проводящих тиристора нагрузка ппрпрпа на линейное напряжение. Например, при работе VS1 и VS2 – напряжение Uac; после прекращения работы VS1 и отпирания VS3 к нагрузке приложено напряжение Ubc и т.д.
Частота пульсаций ω=6∙ωсети. Снижение пульсаций означает улучшение качества выходного напряжения мостового 3-х фазного выпрямителя по сравнению с нулевым. Анодный ток Iam=Id.
Для выбора тиристоров помимо Ia необходимо знать Uобр напряжения на неработающем тиристоре катодной (анодной) группы определяется Ua=φа-φк, т.е. Ua неработающего тиристора определяется линейным напряжением. Ток вторичной обмотки фазы А показан на нижнем рисунке. Ток не имеет постоянной составляющей, поэтому подмагничивания тиристора не происходит: форма тока такая же что у первичной обмотки.
Работа при α≠0.
При подаче импульсов управления на тиристоры выпрямителя с задержкой относительно момента естественного отпирания на угол α. Кривая состоит из отрезка линейного напряжения вторичной обмотке тиристора. При углах напряжения α90 возможна работа преобразователя в инверторном режиме.
СОСТАВНЫЕВЫПРЯМИТЕЛИ
В 3-х фазных мостовых выпрямителях на шести вентилях в нагрузке можно получить наибольший ток Id=3Ia, выпрямленное напряжение Ud=0,96Uобр. Для повышения мощности вентильных преобразователей применяют параллельное и последовательное соединения вентилей (преобразователи линий постоянного тока).
При параллельном соединении вентилей к ним прикладывается одинаковое прямое напряжение. Сопротивления вентилей имеют значительный разброс, поэтому прямой ток в параллельных ветвях распределяется неравномерно, что приведёт к перегрузке по току и выходу из строя тиристора, имеющего наименьшее сопротивление. Для выравнивания токов в статических и динамических режимах используют индуктивные делители тока.
При последовательном соединении тиристоров через все тиристоры протекает один и тот же обратный ток. Сопротивления вентилей в обратном направлении так же имеют разброс, поэтому обратное напряжение распределяется на них неравномерно. Вентиль, имеющий наибольшее сопротивление, примет на себя большую часть U и м/б пробит.
Двойной 3-х выпрямитель с уравнительным реактором, который состоит из двух 3-х фазных нулевых выпрямителей, работающих на общую нагрузку. Подключение вторичных обмоток трансформатора по схеме двойной звезды обеспечивает сдвиг l2(1) относительно l2(2) на 60°. Ud1 и id1 - напряжение и ток первого выпрямителя.
Разницу мгновенных значений Ud1-Ud2 принимает на себя реактор.
Мгновенное значение напряжения на нагрузке
Среднее значение Uн=1,17∙Е1(Е2).
Частота пульсаций равна ωн=δ∙ ωс. Качество напряжения такое же и в мостовом 3-х выпрямителе.
Двойной выпрямитель с реактором во многом напоминает мостовой выпрямитель, только в нём вентильные комплекты подключаются к нагрузке не последовательно, а параллельно, поэтому обеспечивает большой ток при небольших напряжениях.
12-ПУЛЬСНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
Составные 12- пульсные (m=12) выпрямители можно создать при параллельном или последовательном соединении двух мостовых выпрямителей.
При последовательном соединении двух мостовых 3-х фазных выпрямителей к нагрузке напряжение на нагрузке равно сумме U двух мостов Uн=Ud1+Ud2.
Выходной ток первого моста протекает через нагрузку, а затем замыкается через второй выпрямительный мост, поэтому мгновенные значения токов
iн= id1+id2;
Iн= Id1=Id2=3Ia.
В выпрямителях применяют схемы подключения комплекта через трансформатор с двумя вторичными обмотками, одна из которых соединена в треугольник, другая в звезду. Равенство средних значений выходных напряжений Ud1=Ud2 обеспечивается выбором числа витков вторичных обмоток по соотношению W2треуг=W2звезда=√3.
Система вторичных напряжений а, b, с сдвинута относительно системы вторичных напряжений на угол 30°. При суммировании этих напряжений на нагрузке получаем пульсации Wн=12wсети.
Качество выходного напряжения лучше, чем у мостовой схемы. Появляется возможность регулирования мощности в нагрузке за счёт изменения
Средняя за период Т мощность в нагрузке
- мощность в нагрузке при отсутствии регулирования (tвкл=Т).
При фазовом регулировании изменяют фазу импульсов управления относительно момента естественного отпирания вентилей
При этом так же регулируется длительность подключения нагрузки к питающей сети, но эта длительность не превышает половину периода частоты сети. Этот способ позволяет получить более плавную и быстродействующую регулировку мощности и используется в сварочных аппаратах, управлении АД.
ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ (ИН)
ИН – называются автономные преобразователи, в которых напряжение U на нагрузке образуется в результате её периодического переключения с помощью ключей к источнику постоянного напряжения.
Схема однофазного мостового инвертора напряжения при включенных тиристорах VS1 и VS4, и выключенных VS2 и VS3 нагрузка подключается левым концом к положительной шине питания, а правым к отрицательной.
При активной нагрузке ток нагрузки повторяет по форме напряжение на нагрузке. При активно-индуктивной нагрузке Lн≠0 ток изменяется по экспоненциальному закону с постоянной по времени
При запирании VS1 и VS4 в момент t2, несмотря на поступление отпирающих импульсов на VS2 и VS3, ток нагрузки iн из-за присутствия индуктивности Lн будет стремиться сохранить своё направление. Для того, чтобы после запирания VS1 и VS4 открыть путь току нагрузки, тиристоры шунтируют диодами VD10-VD40. Поэтому ток нагрузки iн при t2
Входной ток инвертора I при Lн≠0 становится знакопеременным, что говорит о периодическом энергообмене между цепью нагрузки и источником питания.
Если источник питания Е представляет собой выпрямитель, то для создания в нём обратной проводимости, позволяющей принять энергию из инвертора, его шунтируют конденсатором С большой ёмкости. Для регулирования выходного напряжения инверторов, напряжения либо изменяют ЭДС питающего напряжения, либо изменяют форму выходного напряжения. С этой целью сдвигают управляющие импульсы VS3 и VS4 относительно VS1 и VS2 на угол управления α.
На интервале t0 - t1 открыты VS1 и VS4, Uн=Е. В момент t1 VS1 запирается и подаётся управляющий импульс на VS2, в результате чего ток iн замыкается в контуре VS4 – VD20 - Rн, а напряжение на нагрузке, закороченной VS4 и VD20, Uн=0. В момент t2 поступает отпирающий импульс на VS3; VS4 прекращает работать и нагрузка подключается к источнику питания: Uн=-Е. Из-за индуктивности нагрузки первое время на интервале t2 - t3 ток iн протекает в прежнем направлении по контуру LнRн – VD30 – E – VD20 затем после спада тока к нулю при t3 ток изменяет своё направление и течёт в контуре E – VS3 – RнLн – VS2.
ИНВЕРТОР ТОКА (ИТ)
Инвертором тока называются автономные инверторы, которые связаны с источником питания через сглаживающий дроссель, так что вентили инвертора переключают ток. В качестве вентилей в ИТ используют однооперационные тиристоры. Для коммутации тиристоров параллельно нагрузке обычно подключается коммутирующий конденсатор.
Схема однофазного мостового инвертора: Из-за большой индуктивности сглаживающего дросселя Ld входной ток инвертора id считают идеально сглаженным. При включении VS1 и VS4 образуется контур тока Ed - Ld – VS1 – Rн – VS4 – Ed. При включении VS2 и VS3 ток изменяет направление. Входной ток id преобразуется в переменный ток прямоугольной формы.
При активной нагрузке Rн напряжение на конденсаторе Uc=Uн в силу постоянства тока i=Id изменяется по экспоненте с. В момент t2 сигналы управления подаются на VS2 и VS3. При их отпирании С оказывается подключенным параллельно к обоим ранее проводившим ток тиристорам VS1 и VS4. Полярность напряжения на конденсаторе такова, что
напряжение на вентилях оказывается обратным. Ток через VS1 и VS4 прекращается и восстанавливают свои запирающие свойства. При t>t3 напряжение между анодом и катодом вентилей из-за перезаряда конденсатора снова становится положительным. При t4 снова происходит включение VS1 и VS4. В данной схеме имеет место одноступенчатая коммутация тока, когда ток с одного силового тиристора сразу переводится на другой. Напряжение на нагрузке сильно зависит от нагрузки, это является недостатком ИТ.
Для стабилизации напряжения на нагрузке используют ИТ с индуктивно-тиристорным регулятором. В схему однофазного мостового ИТ дополнительно введён регулируемый преобразователь переменного напряжения.
Схема трёхфазного мостового ИТ: Вентили работают попарно, в том же порядке, что и в мостовом трёхфазном выпрямителе. ИТ с индуктивно-тиристорным регулятором широко используются в промышленности, например, в агрегатах бесперебойного питания, мощность их достигает до сотен киловатт. Форма выходного напряжения близка к sin, что позволяет использовать их без фильтров на стороне напряжения.
ФАЗОСМЕЩАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ФСУ)
ФСУ – дискретные устройства, предназначенные для выработки управляющих тиристором импульсов, фаза которых зависит, от амплитуды сигнала управления. ФСУ, связывающие выходной каскад на тиристорах с предварительным усилителем, является важнейшим элементом привода, определяя его надёжность. В связи с этим к ФСУ предъявляют жёсткие требования по амплитуде, ширине и крутизне фронта управляющего импульса, а так же по быстродействию.
Структурная схема ФСУ работающего по принципу «вертикального» управления состоит из генератора преобразования напряжения ГПН, дискретного элемента, формирователя импульсов ФИ, и генератора импульсов ГИ. Уровень напряжения управления Uвх, поступающего с УПТ меняется в зависимости от рассогласования. В дискретном элементе осуществляется сравнение Uвх c пилообразным напряжением Uп и преобразование непрерывного сигнала в дискретный.
Импульс с ФИ вырабатывается в момент изменения знака разности указанных напряжений, а угол его сдвига α определяется значением Uвх. Генератор импульсов выдаёт управляющий импульс, длительность которого достаточна для нарастания тока тиристора до его удержания. В качестве дискретного устройства может быть применён ШИМ.
Для синхронизации работы ФСУ с напряжением питания тиристора может быть применён тиристор. Выходные импульсы формируются при разряде конденсатора С через первичную обмотку трансформатора и тиристор в момент подачи управляющего импульса на этот тиристор.
ФСУ является преобразователем управляющего сигнала Uу в угле управления α, отсчитываемый от момента естественного отпирания. Наиболее распространены ФСУ, в которые вводится информация о текущем значении фазы напряжения сети. Работа ФСУ синхронизируется питающей сетью и они называются синхронными. Синхронные ВСУ применяются как в разомкнутых СУ, так и в замкнутых контурах управления. В этом случае на вход ФСУ подаётся сигнал U=Uу+Uос.
Наибольшее распространение получили ФСУ с развёртывающимся сигналом, часто называемые ФСУ вертикального типа. ФСУ вертикального типа состоит из генератора развёртывающего напряжение (опорного) ГОН, работа которого синхронизирования напряжением питающей сети, и компаратора К, на входы которого поступают управляющие Uу и опорное Uоп напряжения. Компаратор фиксирует равенство Uу и Uоп.
ЦИФРОВЫЕ ФСУ
Схема цифрового ФСУ для 4-х разрядного кода: управляющий код при этом принимает 16 значений от 0000 до 1111 и подаётся поразрядно на цифровую схему сравнения ЦСС в виде параллельного кода Ку. Опорный сигнал так же представляется в виде кода. В цифровых СУ обычно используется линейная форма опорного сигнала. Ей соответствует изменение опорного кода Кок приведённого на рисунке в виде весового эквивалента кода (т.е. числа, записанного двоичным кодом) и собственно двоичного кода, обозначенного внизу диаграммы. Опорный код формируется вычитающим счётчиком СТ, на входе «-1» которого подключён мультивибратор МВ. Прямоугольные импульсы, формируемые МВ, вызывают уменьшение кода счётчика на единицу. Как видно изменение опорного (напряжения) кода от максимального до минимального значения (всего 2-х значений) происходит за половину периода частоты сети fс.
Поэтому частоту импульсов МВ необходимо подбирать так, чтобы за половину периода проходило 2 импульса.
Начало формирования опорного кода соответствует моменту естественной коммутации вентиля силовой части преобразователя. Этот момент фиксируется узлом синхронизации, на вход которого подают сетевые напряжения. При смене знака питающего напряжения узел «синхр» выдаёт на установочный вход S счётчика единичный сигнал, и в счётчике мгновенно записывается максимальный опорный код (1111). Аналоговый компаратор заменён ЦСС, а ГОН выполнен в виде счётчика.
Отличия:
1) Угол управления α можно принимать только 2 значения. Например, при n=4 имеем 16 значений угла управления. При плавном изменении управляющего сигнала угла управления будут изменяться сразу скачком на 11,25°=180°/16. Для уменьшения дисоретизации угла управления необходимо увеличить n, что может привести к росту затрат на реализацию цифровой СУ.
2) Работа ФСУ зависит от точности задания и стабильности частоты МВ.
СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Угол управления отсчитывается от точки естественного открывания тиристоров, которая сдвинута от точки прохождения синусоиды через нуль на угол 30°. Поэтому в СИФУ необходимо производить предварительный сдвиг фазного напряжения на этот угол. Для исключения погрешностей открывания тиристоров при колебаниях напряжения и частоты сети реальный сдвиг осуществляется с заносом на фазе, а именно на угол 33° (1,8 мс).
С выхода ФСУ напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 преобразует соответственно противофазные прямоугольные импульсы. Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов соответствует для фазы «А» и «Х» и составляет для каждой фазы 176°, что исключает одновременную выдачи управляющих импульсов в двух противофазных тиристорах моста. В момент времени пилы над сигналом управления от ОУ, формируется импульс. УИ – составной транзистор; Uт – для гальванической развязки цепи управления и силовой цепи.
СИНТЕЗ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПО ТАБЛИЦАМ СОСТОЯНИЯ
На основании таблиц составляют структурную формулу, описывающую логические связи. При составлении структурных формул применяют правило истинности (правило единиц) или же правило апаапа (правило нулей).
Согласно правилу единиц для строк таблиц состояний, где выходная величина 1, определяют произведения входных величин и складывают их, т.е. определяют дизъюнкции конъюнкций входных переменных для строк, где выходная величина равна 1. Если значение входной величины 0, то берут её инверсию.
Согласно правилу нулей, структурную формулу составляют путём определения конъюнкции дизъюнкций входных сигналов строк таблиц состояний, в которых выходная величина равна 0. Если входная величина равна 1, берут её инверсию.
МИНИМИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
Метод содержит два этапа преобразования выражения: 1) переход от СДНФ (СКНФ) к сокращённой форме; 2) переход от сокращённой формы к минимальной форме.
Переход к сокращённой форме основан на последовательном применении двух операций: склеивания и поглащения.
Для выполнения операции склеивания выявляются в выражении пары членов вида а-х и а∙х, различающихся лишь тем, что один из аргументов в одном из членов представлен без инверсии, в другом – с инверсией.
Затем производится склеивание таких пар:
Результат склеивания “a”, вводится в выражение в качестве дополнительных членов. Далее проводится операция поглощения. Она основана на равенстве
(член “а” поглощает член а∙х). При проведении этой операции из логического выражения вычёркиваются все склеивания; операции склеиваний и поглощений проводятся до тех пор, пока их выполнение оказывается возможным.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПО КАРТЕ КАРНО АЛГЕБРАИЧЕСКИХ ВЫРАЖЕНИЙ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
ПРАВИЛА:
1) Все единицы (при записи функции дизьюнктивной форме) и все нули (при записи функции в коньюнктивной форме) д/б заключены в прямоугольные контуры. Единичные контуры могут объединять несколько единиц, но не должны содержать внутри себя нулей. Нулевые контуры могут объединять несколько нулей, но не должны содержать внутри себя единиц. Одноимённые контуры могут накладываться друг на друга, т.е. одна и та же единица (или нуль) может входить в несколько единичных (нулевых) контуров.
2) Площадь любого контура д/б симметричной относительно границ переменных, пересекаемых данным контуром, т.е. число клеток д/б равно 2 в степени n, где n=0, 1, 2, 3... Или число клеток = 1, 2, 4, 8, 16...
3) Во избежание получения лишних контуров, все клетки которых вошли уже в другие контуры, построение следует начинать с тех единиц или нулей, которые могут войти в одни единственный контур.
4) В контуры можно объединять только соседние клетки, содержащие единицы ли нули. Соблюдение этого правила особенно необходимо проверять при числе переменных, большем четырёх, когда соседние клетки могут быть расположены не рядом и поэтому контуры могут претерпевать видимый разрыв.
5) Каждой единичной клетке соответствует конъюнкция входных переменных, определяющих данную клетку. Каждой нулевой клетке соответствует дизъюнкция инверсий переменных.
6) В контуре, объединяющем две клетки, одна из переменных меняет своё значение, поэтому выражение для контура из двух клеток не зависит от этой переменной, а представляется всеми остальными переменными. Это правило относится и к контурам, охватывающим число клеток более двух, и имеет следующую формулировку: выражения, соответствующие контурам, не содержат тех переменных, чьи границы пересекаются площадью, ограниченной данным контуром.
7) Для контуров, охватывающих различное количество клеток, получаются выражения различной сложности. Поэтому для данной логической функции можно записать по её карте Карно несколько отличающихся по сложности алгебраических выражений. Наиболее сложное выражение соответствует случаю, когда каждый клетке соответствует свой контур. Это СДНФ или СКНФ. С увеличением размеров контуров алгебраическое выражение упрощается.
ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА
Одним из основных методов обеспечения устойчивой работы при высоком уровне электромагнитных помех является организация связи с силовыми исполнительными органами и объектами управления путём гальванической развязки датчиков и приёмников информации. Гальваническая развязка при этом решает:
Вопросы подключения датчиков и приёмников к разнопотенциальным точкам (возможные разности потенциалов до 1000 В);
Вопросы снижения ёмкостной связи цифровой части с источниками помех (силовые органы).
Схемы положения помехового сигнала в виде синфазной составляющей, (действующий на оба полюса полезного сигнала относительно «Земли») генератор помех Un через эквивалентный резистор связи Rc соединён с обкладкой эквивалентного конденсатора гальванической развязки Cгр. Этот конденсатор и является фактическим связующим (паразитным) элементом между измерительной частью и КС. Степень токов помехи зависит от снижения емкостной связи КС с датчиком Сгр.
Переход в устройствах гальванической развязки на оптронные устройства позволяет существенно снизить ёмкостную связь датчиков с КС. Проходная ёмкость проходных оптронных элементов не превышает единицу пикофарад. Устройства гальванической развязки на оптронных элементах можно разделить на две группы: с предварительным кодированием и передачей в дискретной (цифровой) форме; с аналоговой передачей путём изменения интенсивности свечения светодиода.
Передача сигнала в аналоговой форме через оптопары до последнего времени не использовались в связи с низкой стабильностью светодиодов во времени и от температуры. Существенное повышение стабильности в передаче достигнуто в настоящее время благодаря использованию сдвоенных приёмников в оптроне, выполненных с идентичными свойствами с использованием интегральной технологии и находящихся в одном температурном режиме. Включение второго приёмника в цепь ОС в передающем устройстве позволяет линеаризовать весь канал развязки.
- Развязка посредством магнитного поля.
Почти половина энергии в нашей стране потребляется в преобразованном виде (пост. тока). Электрический привод постоянного тока, в том числе тяговый, мощные электротермические установки. Растёт группа потребителей нуждающихся в переменном токе повышенной частоты (частотно-регулируемый привод, индукционные установки), для питания таких потребителей применяют ТПЧ. Электрические сети постоянного тока экономически эффективны на больших расстояниях. Мощный тиристорный выпрямитель преобразует в постоянный ток, на выходе мощный тиристорный инвертор. Инвертор, работающий на сеть, в которой имеются мощные источники переменного тока, называются ведомым сетью (зависимым) инвертором. Вентильные преобразователи применяются для возбуждения генераторов, как источника реактивной мощности.
с
Вентили подразделяются на две основные группы: диоды (неуправляемые вентили) и тиристоры (управляемые вентили).
ОДНОФАЗНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Выпрямители в мощных энергетических установках имеют ряд характерных особенностей:
1) Нагрузка имеет активно-индуктивный характер. При больших токах сопротивление индуктивности короткой сети, связывающей преобразователь с нагрузкой, становится соизмеримым с сопротивлением нагрузки.
2) Необходимо при анализе принимать во внимание индуктивности рассеяния обмоток трансформатора.
3) Выпрямители большой мощности выполняются как правило трёхфазными, т.к. все три фазы сети нагружаются равномерно.
4) Часто необходимо регулировать напряжение на выходе выпрямителей, что требует применение управления выпрямителей.
Запирание тиристоров в управляемых УВ происходит за счёт изменения полярности сети переменного тока. В этом случае процесс вентилей называется естественной коммутацией.
До включения тиристора VS1напряжение на нагрузке Ud=0. При включении тиристора в момент α напряжение Ud возрастает скачком до Ud=l2, поскольку на открытом тиристоре Uа=0, при этом i2=iа=id. При активной нагрузке ток повторяет форму напряжения. При θ=π ток вентиля и ток нагрузки становятся равными нулю, VS1 запирается. До отпирания тиристора VS2 появляется бестоковая пауза. В момент отпирания VS2 Ud=-l2. На закрытом тиристоре Uа=2∙l2.
Работа на активно-реактивную нагрузку (1)
Индуктивность Lн препятствует нарастанию тока id. После включения тиристора VS1 в момент α мощность передаётся из сети в нагрузку, направление тока и напряжения в нагрузке совпадает. Энергия запасается в индуктивности нагрузки. В момент π напряжение Е2 меняет знак, но Lн стремиться задержать спад тока id= iа и VS1 продолжает проводить ток. Теперь направление напряжения и тока в нагрузке противоположны – это означает, что нагрузка является источником энергии, т.е. возвращает энергию в сеть. Часть этой энергии при этом теряется в Rн (активном). В момент θ=λ+α ток спадает к нулю и VS1 запирается. После бестоковой паузы в момент θ=π+α подаётся управляющий импульс на вентиль VS2, и процессы повторяются. Такой режим, когда между интервалами проводимости вентилей имеются бестоковые паузы, называется режимом прерывистого тока. Появление отрицательных площадок в кривой Ud приводит к тому, что средние значения Еd стали меньше.
(1) (2)
Значит, эдс Еd зависит не только от угла управления α, но и характера нагрузки (т.е. от ωLн/Rн). При увеличении индуктивности длительность бестоковой паузы уменьшается, при достижении λ=π выпрямитель переходит в режим непрерывного тока.
Режим непрерывного тока (2)
ω∙Lн>>Rн ток непрерывен и хорошо сглажен, среднее значение id. В режиме непрерывного тока длительность протекания тока через VS λ=π, т.е. в любой момент времени нагрузка подключена к одной из полуобмоток трансформатора. Регулировочная характеристика представляет собой косинусоиду. При значения угла управления α>αкр, энергия занесённая в индуктивности, оказывается недостаточной для поддержания непрерывного тока и выпрямитель переходит в режим прерывистого тока.
3-х ФАЗНЫЙ НУЛЕВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Применение 3-х фазных выпрямителей позволяет:
1) Создать равномерную нагрузку на все фазы сети;
2) Уменьшить пульсацию выпрямительного напряжения;
3) Повысить коэффициент мощности.
Будем рассматривать режим активно –индуктивной нагрузки, ω∙Lн>>Rн. На временных диаграммах представлен режим работы выпрямителя при α=0. Моменты θ1, θ2, θ3, соответствующие точкам пресечения двух синусоид вторичных напряжений, является моментом естественного отпирания. Пусть в момент θ, создан положительный управляющий импульс на VS1, в нагрузке установится ток id=ia=i2; Ud=l2А. Потенциал катода проводящего тиристора VS1 относительно нулевой точки звезды φк=l2А. Следовательно, к катодам всех тиристоров приложено наибольшее положительное напряжение l2А и VS2 и VS3 на интервале θ1-θ2 заперты.
В момент θ2 наиболее положительным становится вторичное напряжение l2B и отпирается VS2 – то на него в момент θ2 подаётся управляющий импульс. При отпирании VS2 Ud=l2B и φк=l2B, этим потенциалом на катоде надёжно запирается VS1 и VS3. Таким образом в каждый момент проводит тиристор, потенциал анода которого наиболее положителен, в точках естественного отпирания происходи переход тока с одного тиристора на другой. Кривая Ud пульсирует с периодом в 3 раза меньшим, чем период частоты сети. Пульсация входного напряжения в 3-х фазных выпрямителях меньше чем в однофазных, частота пульсации выше, что позволяет сгладить пульсацию фильтром с меньшей мощностью реактивных элементов. На неработающем тиристоре VS2 при открытом VS1 потенциал анода φа=l2B, потенциал катода φк=Ud, напряжение на тиристоре: Ua= φа-φк= l2B-Ud=l2B-l2B равно линейному напряжению.
3-х ФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Тиристоры схемы образуют две группы: VS1, VS3, VS5 – катодную (у них общие катоды) и VS2, VS4, VS6 – анодную. Приняв потенциал общей точки звезды вторичной обмотки тиристора за нуль, можно считать что напряжение на нагрузке есть сумма выходных напряжений двух 3-х фазных нулевых схем, образованных на вентилях катодной и анодной групп. Напряжение на нагрузке Ud=φkk-Uaa, φkk – потенциал катодов катодной группы; Uaa – потенциал анодов анодной группы.
Работа 3-х фазного мостового выпрямителя при угле управления α=0.
В каждый момент времени ток проводит один тиристор катодной группы, у которого напряжение на анод наиболее положительно, и один тиристор анодной группы, у которого напряжение на катоде наиболее отрицательно. Моментами естественного отпирания тиристоров катодной группы являются точки пересечения синусоид l2 при положительных напряжениях, для тиристоров анодной группы – точки пересечения тех же синусоид при отрицательных напряжениях от моментов естественного отпирания отсчитывает углы управления α. В момент θ, например, проводят ток VS1 и VS2.
Через два проводящих тиристора нагрузка ппрпрпа на линейное напряжение. Например, при работе VS1 и VS2 – напряжение Uac; после прекращения работы VS1 и отпирания VS3 к нагрузке приложено напряжение Ubc и т.д.
Частота пульсаций ω=6∙ωсети. Снижение пульсаций означает улучшение качества выходного напряжения мостового 3-х фазного выпрямителя по сравнению с нулевым. Анодный ток Iam=Id.
Для выбора тиристоров помимо Ia необходимо знать Uобр напряжения на неработающем тиристоре катодной (анодной) группы определяется Ua=φа-φк, т.е. Ua неработающего тиристора определяется линейным напряжением. Ток вторичной обмотки фазы А показан на нижнем рисунке. Ток не имеет постоянной составляющей, поэтому подмагничивания тиристора не происходит: форма тока такая же что у первичной обмотки.
Работа при α≠0.
При подаче импульсов управления на тиристоры выпрямителя с задержкой относительно момента естественного отпирания на угол α. Кривая состоит из отрезка линейного напряжения вторичной обмотке тиристора. При углах напряжения α90 возможна работа преобразователя в инверторном режиме.
СОСТАВНЫЕВЫПРЯМИТЕЛИ
В 3-х фазных мостовых выпрямителях на шести вентилях в нагрузке можно получить наибольший ток Id=3Ia, выпрямленное напряжение Ud=0,96Uобр. Для повышения мощности вентильных преобразователей применяют параллельное и последовательное соединения вентилей (преобразователи линий постоянного тока).
При параллельном соединении вентилей к ним прикладывается одинаковое прямое напряжение. Сопротивления вентилей имеют значительный разброс, поэтому прямой ток в параллельных ветвях распределяется неравномерно, что приведёт к перегрузке по току и выходу из строя тиристора, имеющего наименьшее сопротивление. Для выравнивания токов в статических и динамических режимах используют индуктивные делители тока.
При последовательном соединении тиристоров через все тиристоры протекает один и тот же обратный ток. Сопротивления вентилей в обратном направлении так же имеют разброс, поэтому обратное напряжение распределяется на них неравномерно. Вентиль, имеющий наибольшее сопротивление, примет на себя большую часть U и м/б пробит.
Двойной 3-х выпрямитель с уравнительным реактором, который состоит из двух 3-х фазных нулевых выпрямителей, работающих на общую нагрузку. Подключение вторичных обмоток трансформатора по схеме двойной звезды обеспечивает сдвиг l2(1) относительно l2(2) на 60°. Ud1 и id1 - напряжение и ток первого выпрямителя.
Разницу мгновенных значений Ud1-Ud2 принимает на себя реактор.
Мгновенное значение напряжения на нагрузке
Среднее значение Uн=1,17∙Е1(Е2).
Частота пульсаций равна ωн=δ∙ ωс. Качество напряжения такое же и в мостовом 3-х выпрямителе.
Двойной выпрямитель с реактором во многом напоминает мостовой выпрямитель, только в нём вентильные комплекты подключаются к нагрузке не последовательно, а параллельно, поэтому обеспечивает большой ток при небольших напряжениях.
12-ПУЛЬСНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
Составные 12- пульсные (m=12) выпрямители можно создать при параллельном или последовательном соединении двух мостовых выпрямителей.
При последовательном соединении двух мостовых 3-х фазных выпрямителей к нагрузке напряжение на нагрузке равно сумме U двух мостов Uн=Ud1+Ud2.
Выходной ток первого моста протекает через нагрузку, а затем замыкается через второй выпрямительный мост, поэтому мгновенные значения токов
iн= id1+id2;
Iн= Id1=Id2=3Ia.
В выпрямителях применяют схемы подключения комплекта через трансформатор с двумя вторичными обмотками, одна из которых соединена в треугольник, другая в звезду. Равенство средних значений выходных напряжений Ud1=Ud2 обеспечивается выбором числа витков вторичных обмоток по соотношению W2треуг=W2звезда=√3.
Система вторичных напряжений а, b, с сдвинута относительно системы вторичных напряжений на угол 30°. При суммировании этих напряжений на нагрузке получаем пульсации Wн=12wсети.
Качество выходного напряжения лучше, чем у мостовой схемы. Появляется возможность регулирования мощности в нагрузке за счёт изменения
Средняя за период Т мощность в нагрузке
- мощность в нагрузке при отсутствии регулирования (tвкл=Т).
При фазовом регулировании изменяют фазу импульсов управления относительно момента естественного отпирания вентилей
При этом так же регулируется длительность подключения нагрузки к питающей сети, но эта длительность не превышает половину периода частоты сети. Этот способ позволяет получить более плавную и быстродействующую регулировку мощности и используется в сварочных аппаратах, управлении АД.
ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ (ИН)
ИН – называются автономные преобразователи, в которых напряжение U на нагрузке образуется в результате её периодического переключения с помощью ключей к источнику постоянного напряжения.
Схема однофазного мостового инвертора напряжения при включенных тиристорах VS1 и VS4, и выключенных VS2 и VS3 нагрузка подключается левым концом к положительной шине питания, а правым к отрицательной.
При активной нагрузке ток нагрузки повторяет по форме напряжение на нагрузке. При активно-индуктивной нагрузке Lн≠0 ток изменяется по экспоненциальному закону с постоянной по времени
При запирании VS1 и VS4 в момент t2, несмотря на поступление отпирающих импульсов на VS2 и VS3, ток нагрузки iн из-за присутствия индуктивности Lн будет стремиться сохранить своё направление. Для того, чтобы после запирания VS1 и VS4 открыть путь току нагрузки, тиристоры шунтируют диодами VD10-VD40. Поэтому ток нагрузки iн при t2
Входной ток инвертора I при Lн≠0 становится знакопеременным, что говорит о периодическом энергообмене между цепью нагрузки и источником питания.
Если источник питания Е представляет собой выпрямитель, то для создания в нём обратной проводимости, позволяющей принять энергию из инвертора, его шунтируют конденсатором С большой ёмкости. Для регулирования выходного напряжения инверторов, напряжения либо изменяют ЭДС питающего напряжения, либо изменяют форму выходного напряжения. С этой целью сдвигают управляющие импульсы VS3 и VS4 относительно VS1 и VS2 на угол управления α.
На интервале t0 - t1 открыты VS1 и VS4, Uн=Е. В момент t1 VS1 запирается и подаётся управляющий импульс на VS2, в результате чего ток iн замыкается в контуре VS4 – VD20 - Rн, а напряжение на нагрузке, закороченной VS4 и VD20, Uн=0. В момент t2 поступает отпирающий импульс на VS3; VS4 прекращает работать и нагрузка подключается к источнику питания: Uн=-Е. Из-за индуктивности нагрузки первое время на интервале t2 - t3 ток iн протекает в прежнем направлении по контуру LнRн – VD30 – E – VD20 затем после спада тока к нулю при t3 ток изменяет своё направление и течёт в контуре E – VS3 – RнLн – VS2.
ИНВЕРТОР ТОКА (ИТ)
Инвертором тока называются автономные инверторы, которые связаны с источником питания через сглаживающий дроссель, так что вентили инвертора переключают ток. В качестве вентилей в ИТ используют однооперационные тиристоры. Для коммутации тиристоров параллельно нагрузке обычно подключается коммутирующий конденсатор.
Схема однофазного мостового инвертора: Из-за большой индуктивности сглаживающего дросселя Ld входной ток инвертора id считают идеально сглаженным. При включении VS1 и VS4 образуется контур тока Ed - Ld – VS1 – Rн – VS4 – Ed. При включении VS2 и VS3 ток изменяет направление. Входной ток id преобразуется в переменный ток прямоугольной формы.
При активной нагрузке Rн напряжение на конденсаторе Uc=Uн в силу постоянства тока i=Id изменяется по экспоненте с. В момент t2 сигналы управления подаются на VS2 и VS3. При их отпирании С оказывается подключенным параллельно к обоим ранее проводившим ток тиристорам VS1 и VS4. Полярность напряжения на конденсаторе такова, что
напряжение на вентилях оказывается обратным. Ток через VS1 и VS4 прекращается и восстанавливают свои запирающие свойства. При t>t3 напряжение между анодом и катодом вентилей из-за перезаряда конденсатора снова становится положительным. При t4 снова происходит включение VS1 и VS4. В данной схеме имеет место одноступенчатая коммутация тока, когда ток с одного силового тиристора сразу переводится на другой. Напряжение на нагрузке сильно зависит от нагрузки, это является недостатком ИТ.
Для стабилизации напряжения на нагрузке используют ИТ с индуктивно-тиристорным регулятором. В схему однофазного мостового ИТ дополнительно введён регулируемый преобразователь переменного напряжения.
Схема трёхфазного мостового ИТ: Вентили работают попарно, в том же порядке, что и в мостовом трёхфазном выпрямителе. ИТ с индуктивно-тиристорным регулятором широко используются в промышленности, например, в агрегатах бесперебойного питания, мощность их достигает до сотен киловатт. Форма выходного напряжения близка к sin, что позволяет использовать их без фильтров на стороне напряжения.
ФАЗОСМЕЩАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ФСУ)
ФСУ – дискретные устройства, предназначенные для выработки управляющих тиристором импульсов, фаза которых зависит, от амплитуды сигнала управления. ФСУ, связывающие выходной каскад на тиристорах с предварительным усилителем, является важнейшим элементом привода, определяя его надёжность. В связи с этим к ФСУ предъявляют жёсткие требования по амплитуде, ширине и крутизне фронта управляющего импульса, а так же по быстродействию.
Структурная схема ФСУ работающего по принципу «вертикального» управления состоит из генератора преобразования напряжения ГПН, дискретного элемента, формирователя импульсов ФИ, и генератора импульсов ГИ. Уровень напряжения управления Uвх, поступающего с УПТ меняется в зависимости от рассогласования. В дискретном элементе осуществляется сравнение Uвх c пилообразным напряжением Uп и преобразование непрерывного сигнала в дискретный.
Импульс с ФИ вырабатывается в момент изменения знака разности указанных напряжений, а угол его сдвига α определяется значением Uвх. Генератор импульсов выдаёт управляющий импульс, длительность которого достаточна для нарастания тока тиристора до его удержания. В качестве дискретного устройства может быть применён ШИМ.
Для синхронизации работы ФСУ с напряжением питания тиристора может быть применён тиристор. Выходные импульсы формируются при разряде конденсатора С через первичную обмотку трансформатора и тиристор в момент подачи управляющего импульса на этот тиристор.
ФСУ является преобразователем управляющего сигнала Uу в угле управления α, отсчитываемый от момента естественного отпирания. Наиболее распространены ФСУ, в которые вводится информация о текущем значении фазы напряжения сети. Работа ФСУ синхронизируется питающей сетью и они называются синхронными. Синхронные ВСУ применяются как в разомкнутых СУ, так и в замкнутых контурах управления. В этом случае на вход ФСУ подаётся сигнал U=Uу+Uос.
Наибольшее распространение получили ФСУ с развёртывающимся сигналом, часто называемые ФСУ вертикального типа. ФСУ вертикального типа состоит из генератора развёртывающего напряжение (опорного) ГОН, работа которого синхронизирования напряжением питающей сети, и компаратора К, на входы которого поступают управляющие Uу и опорное Uоп напряжения. Компаратор фиксирует равенство Uу и Uоп.
ЦИФРОВЫЕ ФСУ
Схема цифрового ФСУ для 4-х разрядного кода: управляющий код при этом принимает 16 значений от 0000 до 1111 и подаётся поразрядно на цифровую схему сравнения ЦСС в виде параллельного кода Ку. Опорный сигнал так же представляется в виде кода. В цифровых СУ обычно используется линейная форма опорного сигнала. Ей соответствует изменение опорного кода Кок приведённого на рисунке в виде весового эквивалента кода (т.е. числа, записанного двоичным кодом) и собственно двоичного кода, обозначенного внизу диаграммы. Опорный код формируется вычитающим счётчиком СТ, на входе «-1» которого подключён мультивибратор МВ. Прямоугольные импульсы, формируемые МВ, вызывают уменьшение кода счётчика на единицу. Как видно изменение опорного (напряжения) кода от максимального до минимального значения (всего 2-х значений) происходит за половину периода частоты сети fс.
Поэтому частоту импульсов МВ необходимо подбирать так, чтобы за половину периода проходило 2 импульса.
Начало формирования опорного кода соответствует моменту естественной коммутации вентиля силовой части преобразователя. Этот момент фиксируется узлом синхронизации, на вход которого подают сетевые напряжения. При смене знака питающего напряжения узел «синхр» выдаёт на установочный вход S счётчика единичный сигнал, и в счётчике мгновенно записывается максимальный опорный код (1111). Аналоговый компаратор заменён ЦСС, а ГОН выполнен в виде счётчика.
Отличия:
1) Угол управления α можно принимать только 2 значения. Например, при n=4 имеем 16 значений угла управления. При плавном изменении управляющего сигнала угла управления будут изменяться сразу скачком на 11,25°=180°/16. Для уменьшения дисоретизации угла управления необходимо увеличить n, что может привести к росту затрат на реализацию цифровой СУ.
2) Работа ФСУ зависит от точности задания и стабильности частоты МВ.
СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Угол управления отсчитывается от точки естественного открывания тиристоров, которая сдвинута от точки прохождения синусоиды через нуль на угол 30°. Поэтому в СИФУ необходимо производить предварительный сдвиг фазного напряжения на этот угол. Для исключения погрешностей открывания тиристоров при колебаниях напряжения и частоты сети реальный сдвиг осуществляется с заносом на фазе, а именно на угол 33° (1,8 мс).
С выхода ФСУ напряжение с помощью пороговых элементов ПЭ1, ПЭ2 преобразует соответственно противофазные прямоугольные импульсы. Длительность указанных импульсов определяет зону разрешения выдачи управляющих импульсов соответствует для фазы «А» и «Х» и составляет для каждой фазы 176°, что исключает одновременную выдачи управляющих импульсов в двух противофазных тиристорах моста. В момент времени пилы над сигналом управления от ОУ, формируется импульс. УИ – составной транзистор; Uт – для гальванической развязки цепи управления и силовой цепи.
СИНТЕЗ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПО ТАБЛИЦАМ СОСТОЯНИЯ
На основании таблиц составляют структурную формулу, описывающую логические связи. При составлении структурных формул применяют правило истинности (правило единиц) или же правило апаапа (правило нулей).
Согласно правилу единиц для строк таблиц состояний, где выходная величина 1, определяют произведения входных величин и складывают их, т.е. определяют дизъюнкции конъюнкций входных переменных для строк, где выходная величина равна 1. Если значение входной величины 0, то берут её инверсию.
Согласно правилу нулей, структурную формулу составляют путём определения конъюнкции дизъюнкций входных сигналов строк таблиц состояний, в которых выходная величина равна 0. Если входная величина равна 1, берут её инверсию.
МИНИМИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
Метод содержит два этапа преобразования выражения: 1) переход от СДНФ (СКНФ) к сокращённой форме; 2) переход от сокращённой формы к минимальной форме.
Переход к сокращённой форме основан на последовательном применении двух операций: склеивания и поглащения.
Для выполнения операции склеивания выявляются в выражении пары членов вида а-х и а∙х, различающихся лишь тем, что один из аргументов в одном из членов представлен без инверсии, в другом – с инверсией.
Затем производится склеивание таких пар:
Результат склеивания “a”, вводится в выражение в качестве дополнительных членов. Далее проводится операция поглощения. Она основана на равенстве
(член “а” поглощает член а∙х). При проведении этой операции из логического выражения вычёркиваются все склеивания; операции склеиваний и поглощений проводятся до тех пор, пока их выполнение оказывается возможным.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПО КАРТЕ КАРНО АЛГЕБРАИЧЕСКИХ ВЫРАЖЕНИЙ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
ПРАВИЛА:
1) Все единицы (при записи функции дизьюнктивной форме) и все нули (при записи функции в коньюнктивной форме) д/б заключены в прямоугольные контуры. Единичные контуры могут объединять несколько единиц, но не должны содержать внутри себя нулей. Нулевые контуры могут объединять несколько нулей, но не должны содержать внутри себя единиц. Одноимённые контуры могут накладываться друг на друга, т.е. одна и та же единица (или нуль) может входить в несколько единичных (нулевых) контуров.
2) Площадь любого контура д/б симметричной относительно границ переменных, пересекаемых данным контуром, т.е. число клеток д/б равно 2 в степени n, где n=0, 1, 2, 3... Или число клеток = 1, 2, 4, 8, 16...
3) Во избежание получения лишних контуров, все клетки которых вошли уже в другие контуры, построение следует начинать с тех единиц или нулей, которые могут войти в одни единственный контур.
4) В контуры можно объединять только соседние клетки, содержащие единицы ли нули. Соблюдение этого правила особенно необходимо проверять при числе переменных, большем четырёх, когда соседние клетки могут быть расположены не рядом и поэтому контуры могут претерпевать видимый разрыв.
5) Каждой единичной клетке соответствует конъюнкция входных переменных, определяющих данную клетку. Каждой нулевой клетке соответствует дизъюнкция инверсий переменных.
6) В контуре, объединяющем две клетки, одна из переменных меняет своё значение, поэтому выражение для контура из двух клеток не зависит от этой переменной, а представляется всеми остальными переменными. Это правило относится и к контурам, охватывающим число клеток более двух, и имеет следующую формулировку: выражения, соответствующие контурам, не содержат тех переменных, чьи границы пересекаются площадью, ограниченной данным контуром.
7) Для контуров, охватывающих различное количество клеток, получаются выражения различной сложности. Поэтому для данной логической функции можно записать по её карте Карно несколько отличающихся по сложности алгебраических выражений. Наиболее сложное выражение соответствует случаю, когда каждый клетке соответствует свой контур. Это СДНФ или СКНФ. С увеличением размеров контуров алгебраическое выражение упрощается.
ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА
Одним из основных методов обеспечения устойчивой работы при высоком уровне электромагнитных помех является организация связи с силовыми исполнительными органами и объектами управления путём гальванической развязки датчиков и приёмников информации. Гальваническая развязка при этом решает:
Вопросы подключения датчиков и приёмников к разнопотенциальным точкам (возможные разности потенциалов до 1000 В);
Вопросы снижения ёмкостной связи цифровой части с источниками помех (силовые органы).
Схемы положения помехового сигнала в виде синфазной составляющей, (действующий на оба полюса полезного сигнала относительно «Земли») генератор помех Un через эквивалентный резистор связи Rc соединён с обкладкой эквивалентного конденсатора гальванической развязки Cгр. Этот конденсатор и является фактическим связующим (паразитным) элементом между измерительной частью и КС. Степень токов помехи зависит от снижения емкостной связи КС с датчиком Сгр.
Переход в устройствах гальванической развязки на оптронные устройства позволяет существенно снизить ёмкостную связь датчиков с КС. Проходная ёмкость проходных оптронных элементов не превышает единицу пикофарад. Устройства гальванической развязки на оптронных элементах можно разделить на две группы: с предварительным кодированием и передачей в дискретной (цифровой) форме; с аналоговой передачей путём изменения интенсивности свечения светодиода.
Передача сигнала в аналоговой форме через оптопары до последнего времени не использовались в связи с низкой стабильностью светодиодов во времени и от температуры. Существенное повышение стабильности в передаче достигнуто в настоящее время благодаря использованию сдвоенных приёмников в оптроне, выполненных с идентичными свойствами с использованием интегральной технологии и находящихся в одном температурном режиме. Включение второго приёмника в цепь ОС в передающем устройстве позволяет линеаризовать весь канал развязки.
- Развязка посредством магнитного поля.
Не Пропустите:
- Тест по автоматизации
- Неисправности генераторов постоянного тока, стартеров, тяговых реле, реле включения.
- Лабораторная работа №12 Тема: «Измерение мощности в цепи трёхфазного тока методом двух ваттметров».
- Лабораторная работа "моделирование источников электрической энергии"
- По определению ПУЭ, потребителями электроэнергии принято называть электроприёмники