Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ УСТРОЙСТВ СЦБ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Работа №29002

Тип работы

Диссертация

Предмет

электропитание

Объем работы151
Год сдачи2002
Стоимость500 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
515
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


1.1 Характеристика влияния параметров электропитающих
устройств на функционирование электронной аппаратуры 8
1.2 Основные виды и принципы построения систем
электропитания электронной аппаратуры 16
1.3 Объект и постановка задачи исследования 22
2 Исследование системных вопросов электропитания
электронной аппаратуры СЦБ 25
2.1 Обобщенная эквивалентная схема систем электропитания
и её характеристики 26
2.2 Исследование систем электропитания с учетом влияния
внутреннего сопротивления первичного источника 29
2.2.1 Анализ процессов работы схемы рис.2.5,а 33
2.2.2 Анализ процессов работы схемы рис.2.5,б 38
2.2.3 Анализ процессов работы схемы рис.2.3 43
2.2.4 Анализ процессов работы схемы с учетом сопротивления /?э. .48
Выводы 53
3 Разработка и исследование функциональных узлов и систем
J источников электропитания 55
3.1 Исследование и улучшение энергетических
показателей светофоров 55
3.2 Исследование устройства для управления
электромагнитными силовыми механизмами 65
3.3 Исследование устройств для заряда аккумуляторных батарей . . . 81
3.4 Исследование пусковых характеристик источника электропитания 91
3.5 Исследование дистанционных методов контроля
нескольких переменных токов 106
Выводы 115
4 Исследование влияния импульсных высокочастотных помех
на функционирование электронной аппаратуры СЦБ 118
4.1 Исследование причин и процессов возникновения
импульсных помех в источниках электропитания . 119
4.2 Исследование процессов взаимодействия высокочастотных
помех различных генераторов 129
4.3 Исследование влияния параметров питающих линий на уровень
высокочастотных помех в электронных приборах 139
Выводы 145
Заключение 147
Литература 150

Повышение эффективности функционирования современных устройств СЦБ является многогранной проблемой, включающей в себя решение разнообразных задач. В наиболее значительной степени её многогранность и появление принципиально новых научно-технических разделов и задач проявились за последнее время, в связи с широкой электронизацией и информатизацией железнодорожного транспорта, осуществляемой в соответствии с директивными документами МПС и Правительства России. В связи с внедрением железных дорог России в общемировую сеть железных дорог и созданием трансконтинентальных железнодорожных магистралей насущными стали вопросы совместимости эксплуатационных вопросов перевозки грузов и пассажиропотоков с зарубежными. Это повлекло за собой появление других, принципиально новых задач, которые, в значительной степени относятся к устройствам СЦБ и связи. Ранее, в годы существования СССР, этих задач не возникало.
Эти принципиально новые задачи решаются широким кругом научно- технических специалистов России, дальнего и ближнего Зарубежья. К ним, в первую очередь, следует отнести работы, выполняемые отечественными отраслевыми научными и учебными коллективами: ВНИИАС (д.т.н., проф. Козлов П.А., к.т.н. Розенберг Е.Н., к.т.н. Зорин В.И., к.т.н. Коган Д.А.), ПГУ ПС (д.т.н., проф. Сапожников В.В., д.т.н., проф. Сапожников Вл.В., д.т.н., проф. Костроминов А.М., д.т.н., проф. Гавзов Д.В.), МГТУ ПС (д.т.н., проф. Лисенков В.М., д.т.н., проф. Беляков И.В.), а также рядом других организаций и предприятий МПС. За последнее время в связи с конверсией и необходимостью внедрения наиболее передовых достижений отечественной военной промышленности в гражданские отрасли народного хозяйства к работам для железнодорожного транспорта в больших масштабах привлекаются предприятия ВПК электронно¬го и радиотехнического профиля. В устройствах железнодорожной автоматики, информатики и связи стали применяться зарубежные электронные системы и приборы.
Одна из специфических особенностей новых систем и устройств заключается в существенной критичности их функционирования к параметрам электропитания и воздействию высокочастотных импульсных помех с верхней границей частотного спектра до нескольких десятков-сотен мегагерц. Железнодорожный транспорт с разветвленной сетью различных и мощных электрических генераторов помех и с большой протяженностью линий связи, управляющих работой устройств автоматики, телемеханики и связи, в значительной степени отличается от известных промышленных или военных объектов. Кроме того, надежность функционирования аппаратуры автоматики и телемеханики должна быть определяющим фактором при перевозке пассажиров и грузов при безусловном обеспечении безопасности движения поездов.
Одновременно с разработкой и внедрением новой электронной аппаратуры происходит обновление источников вторичного электропитания (ИВЭП). На смену громоздким низкочастотным ИВЭП, имеющим значительную материалоемкость в части обмоточной меди и качественной трансформаторной стали, пришли высокочастотные импульсные ИВЭП, масса меди в которых уменьшена в десятки раз, а в качестве магнитопроводов трансформаторов используются малогабаритные ферритовые сердечники, стоимость которых в десятки-сотни раз меньше. Импульсные методы преобразования электрической энергии в новых ИВЭП позволяют получать КПД до 90...95%. Энергетическая, экономическая и экологическая эффективность новых источников электропитания гораздо выше, чем у ранее существовавших низкочастотных, что находится в соответствии с указаниями МПС РФ по реализации программы ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте.
Однако, наряду с положительными качествами, новые источники и системы электропитания имеют и определенные недостатки, которые обостряют проблему обеспечения надежного функционирования приборов-потребителей (электронной аппаратуры). К одной из них относится принципиальное существование внутри ИВЭП генераторов высокочастотных импульсных помех, что обусловлено импульсным преобразованием энергии при помощи быстродействующих полупроводниковых элементов.
Использование современной электронной аппаратуры и современных источников электропитания требует проведения критического анализа в области существующих систем электропитания электронной аппаратуры и выполнения соответствующих исследований, направленных на обеспечение их работоспособности и оптимизации показателей.
В настоящей диссертационной работе рассматривается определенная часть этих вопросов, круг которых ограничивается системами и источниками электропитания и их влиянием на функционирование электронной аппаратуры СЦБ. Показываются причины необходимости их рассмотрения на современном этапе развития устройств СЦБ, обосновываются применяемые научные подходы к решению поставленных вопросов. Получены уравнения, которые позволяют выполнить инженерный расчет систем электропитания и разработанного ряда функциональных узлов. Кроме того, рассмотрены аналитические и практические вопросы повышения энергетической эффективности некоторых типовых устройств СЦБ. Выполнен анализ возникновения и процессов влияния импульсных высокочастотных помех на функционирование и надежность работы электронных цифровых устройств и систем.
Таким образом, в работе рассмотрены вопросы, определяющие показатели систем и устройств электропитания, функциональных узлов СЦБ, надежность работы электронной аппаратуры с точки зрения воздействия на неё импульсных высокочастотных помех. Выполнение настоящей работы, в общем объёме различных вопросов, которые упомянуты выше, создает предпосылки для повышения эффективности работы современных устройств СЦБ.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


Изложенные в диссертационной работе данные определяют получение следующих научно-технических и практических результатов.
1) Определено, что системы электропитания электронной аппаратуры СЦБ железнодорожного транспорта обладают рядом специфических особенностей, которые существенным образом отличают их от сложных компьютерных систем промышленного и военного назначения. К этим особенностям, в первую очередь, следует отнести распределенность и разнесенность в пространстве и наличие мощных генераторов помех, снижающих надежность работы электронной аппаратуры.
2) Выполнен анализ систем электропитания, предложены их эквивалентные схемы, сочетающие в себе как достаточную простоту исследования, так и максимальную и допустимую степень приближения к практике. На основе представления ИВЭП как потребителя неизменной мощности (ПНМ) из эквивалентных схем определено, что анализируемые системы электропитания, со¬стоящие из линейных функциональных звеньев, представляют собой существенно нелинейную электрическую схему. Это влечет за собой появление ряда эффектов, среди которых наиболее важным является свойство неоднозначности напряжения питания ИВЭП. Кроме того, показано, что существенное влияние на характеристики системы электропитания и работоспособность ИВЭП оказывают как отдельные элементы системы, так и их взаимное сочетание. Проанализирована работа, как частных случаев предложенных эквивалентных схем, так и наиболее общих. Получены уравнения для определения и оптимизации характеристик систем электропитания. Разработаны практические рекомендации по обеспечению надежной работы ИВЭП и питаемой ими электронной аппаратуры СЦБ.
3) Выполнена разработка новых технических решений ряда функциональных узлов СЦБ и систем электропитания. На них поданы 4 заявки на предполагаемые изобретения, на 2 из которых получены положительные решения ФИПС РФ.
Разработано техническое решение поездного светофора с применением светодиодных матриц (СДМ). Выполнен анализ процессов работы устройства, показано, что оно обладает высокой энергетической эффективностью и повышенной надежностью работы. Получены уравнения для определения параметров схемы и нахождения наиболее оптимальных её характеристик.



1. Мишарин А.С. Информатизация - важнейшее средство повышения эффективности работы отрасли // Железнодорожный транспорт.- 1999,- № 9,- С. 19-21.
2. Козлов П.А. От информационных систем к управляющим // Железнодорожный транспорт.- 1999.- № 9.- С. 26-29.
3. Лапидус Б.С. Экономические процессы и информатизация // Железно¬дорожный транспорт.- 1999- № 9.- С. 72-75.
* 4. Талалаев В.И., Сергеев Б.С., Щиголев С.А. Источники вторичного электропитания для железнодорожного транспорта // Экономика и производст¬во.- 1999.-№8/9.-С. 29-31.
5. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Электропитание электронной аппарату¬ры // Железнодорожный транспорт.- 2000.- №3.- С. 35-36.
6. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Проблемы электропитания электронной аппаратуры // Совершенствование информационных систем на железнодорож¬ном транспорте / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.- 2000.- Вып. 10 (98).- С. 3-8.
7. Проблемы с электропитания // Решения-99: Мат. фирмы "American Po¬wer Conversion".- 1999.- С.4-5. (Http://www.appc.com, www.appc.spb.ru).
8. Сергеев Б.С., Чечулина А.Н. Источники электропитания электронной
t аппаратуры железнодорожного транспорта.- М.: Транспорт, 1998.- 280 с.
9. Сергеев Б.С. Схемотехника источников вторичного электропитания.- ъ
М.: Радио и связь, 1992.- 224 с.
10. Колосов В.А., Лукин А.В., Сергеев Б.С. Схемотехника высокочастот¬ных преобразователей напряжения.- М.: АО ВТ и ПП, 1993.- 150 с.
11. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Проблемы электропитания электронной аппаратуры железнодорожного транспорта // Устройства и системы энергети-
*
ческой электроники: Тез. докл. Всероссийской НТК УСЭЭ-2000.- М.: НТФ ЭНЭЛ.- 2000.- С. 18-20.
12. Михайлов А.Ф., Частоедов Л.А. Электроснабжение устройств автома¬тики и телемеханики железнодорожного транспорта,- М.: Транспорт, 1980,- 240 с.
13. Коган Д.А., Эткин Д.А. Аппаратура электропитания железнодорож¬ной автоматики.- М.: Транспорт, 1987.- 256 с.
14. Тюрморезов В.Е. Источники электропитания устройств железнодо-рожной автоматики, телемеханики и связи.- М.: Транспорт, 1987.- 223 с.
15. Фельдман А.Б., Частоедов Л.А. Электропитающие устройства связи железнодорожного транспорта.- М.: Транспорт, 1991.- 272 с.
16. Тяговые подстанции / Ю.М.Бей, Р.Р.Мамошин, В.Н.Пупынин, М.Т.Шалимов.- М.: Транспорт, 1986.- 319 с.
17. Дмитриев Р.В., Смирнова В.И. Электропитающие устройства желез¬нодорожной автоматики, телемеханики и связи.- М.: Транспорт, 1983.- 248 с.
18. Багуц В.И., Ковалев Н.П., Костроминов А.М. Электропитание уст-ройств автоматики, телемеханики и связи.- М.: Транспорт, 1991.- 286 с.
19. Герман Л.А., Колкин А.А. Электроснабжение устройств автоблоки-ровки и электрической централизации.- М.: Транспорт, 1974.- 168 с.
20. Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автомати¬ки и телемеханики.- Т.1.- М.: НПФ "Планета", 2000.- 960 с.
21. Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автомати¬ки и телемеханики.- Т.2.- М.: НПФ "Планета", 2000.- 1008 с.
22. Сергеев Б.С., Чечулина А.Н. Современные источники электропитания электронной аппаратуры / Учебное пособие по дисциплине "Электропитание устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспор¬те".- Екатеринбург: УрГУ ПС, 1998.- 122 с.
23. Коссов О.А. Усилители мощности в режиме переключений.- М.: Энергоатомиздат, 1971.- 432 с.
24. Источники вторичного электропитания / Под ред. Ю.И.Конева.- М.: Радио и связь, 1983,- 280 с.
25. Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобра¬зователи.- М.: Энергия, 1972.- 512 с.
26. Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи.- М.: Энергоатомиздат, 1986.- 376 с.
27. Источники электропитания электронной аппаратуры. Справочник / Под ред. Г.С.Найвельта.- М.: Радио и связь, 1986.- 576 с.
28. Высокочастотные транзисторные преобразователи / Ромаш Э.М. и др.- М.: Радио и связь, 1986.-288 с.
29. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники,- М.: Энергоатомиздат,
1992. -296 с.
30. Колосов В.А. Электропитание стационарной радиоэлектронной аппа¬ратуры.- М.: Радио и связь, 1992.- 160 с.
31. Иванов-Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства радио¬электронных систем.- М.: Высшая школа, 1991.- 272 с.
32. Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры.- М.: "Три Л", 2000.- 400 с.
33. Шалимов Л.Н., Манько Н.Г., Сергеев Б.С. Проблемы конверсии обо¬ронного предприятия // Экономика и производство.- 2001.- № 7.- С. 14-17.
34. Шалимов Л.Н., Манько Н.Г. НПО Автоматики - конверсия // Совре¬менные системы и устройства автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС, 2001.- Вып. 12(104).- С. 34-39.
35. Энергетическая электроника. Справочное пособие: Пер. с нем.- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 464 с.
36. Северне Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного на-пряжения для систем вторичного электропитания: Пер. с англ.- М.: Энерго-атомиздат, 1988.- 294 с.
37. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 240 с.
38. Готтлиб И.М. Источники питания. Инверторы. Конверторы. Линей¬ные и импульсные стабилизаторы: Пер. с англ.- М.: Постмаркет, 2000.- 560 с.
39. Кошевой В.А., Корнев А.Н., Поляшов Л.И., Радионов Н.И. Примене¬ние импульсных конденсаторов сверхвысокой энергоемкости в системах элек- тростартерного пуска дизель-генераторных установок тепловозов И Вестник ВНИИЖТ.- 1996.- №1.- С. 35-39.
40. Долдин В.М., Алексеев Е.Н., Выходцев Л.В. Применение накопителей энергии в системах электропитания // Локомотив.- 1999.- № 12.- С. 40-41.
41. Аникеев И.П., Корнев А.Н. Усовершенствованная схема конденсатор¬ной системы пуска дизеля // Локомотив.- 2000.- № 4.- С. 29.
42. Грубер Дж. Приводы стрелочных переводов // Железные дороги ми¬ра.- 1999.-№9.-С. 63-64.
43. Житенев Ю.А. Ресурсосбережение на новом этапе преобразований в отрасли // Локомотив.- 2000.- № 6.- С. 2-4.
44. Сергеев Б.С. Многоканальные источники вторичного электропитания на основе транзисторных однотактных преобразователей постоянного напря¬жения: Автореферат дисс.... докт. техн наук.- М.: МЭИ, 1993.- 39 с.
45. Курченкова Н.Б. Исследование и разработка конденсаторных источ¬ников вторичного электропитания: Автореферат дисс. ... дисс. канд. техн, на¬ук.- М.: МЭИ, 2000.- 19 с.
46. Сергеев Б.С., Курченкова Н.Б. Работа стабилизирующих ИВЭП от ис¬точника с большим сопротивлением // Электросвязь.- 1998.- № 8.- С. 33-35.
47. Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Конденсаторные источники вторичного электропитания //Электричество.- 1999.- № 2.- С. 46-51.
48. Kurchenkova N.B., Sergeyev B.S. Capasitor-Type Secondary Power Sup¬plies // Electrical Technology Russia.- 1999.- № 1.- P. 92-101.
*
49. Сергеев Б.С. Предельные возможности применения конденсаторных
* источников вторичного электропитания // Электросвязь.- 1996.- № 2.- С. 38-40.
50. Сергеев Б.С. Схемотехнические способы повышения надежности ИВЭП // Силовые электронные системы и устройства маломощной преобразо¬вательной техники: Мат. I Всесоюзной НТК Ч.2.- М.-Алма-Ата: НИВЦ "Источ¬ник", 1990.- С. 118-129.
51. Лисовский М.П. Пути проникновения перенапряжений в аппаратуре СЖАТ //Автоматика, связь, информатика.- 1998.- № 3.- С. 19-23.
52. Лисовский М.П. Приборы защиты систем железнодорожной автома-
* тики и телемеханики от перенапряжений // Автоматика, связь, информатика.- 1998.-№5.- С. 16-18.
*
л 53. Лисовский М.П. Синтез схем защиты от перенапряжений. Критерии
эффективности // Автоматика, связь, информатика.- 1998.- № 12.- С. 8-10.
54. Лисовский М.П. Разработка универсальной структуры защиты от пе¬ренапряжений // Автоматика, связь, информатика.- 1999.- №12.- С. 14-16.
55. Костроминов А.М. Защита устройств железнодорожной автоматики и телемеханики от помехю- М.: Транспорт, 1995.- 192 с.
56. Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорож¬ной автоматики / Под ред. Вл.В.Сапожникова.- М.: Транспорт, 1997.- 288 с.
57. Наговицын В.В., Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Влияние продольного
Г
сопротивления питающих линий на функционирование устройств СЦБ // i Транспорт. Наука, управление.- 2001.- № 7.- С. 17-20.
58. Сергеев Б.С., Ромаш Э.М., Наговицын В.В., Курченкова Н.Б. Анализ
к
работы электрической цепи с потребителем неизменной мощности // Электри¬чество.- 2002.- № 2.
59. Наговицын В.В., Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Влияние продольного сопротивления питающих линий на функционирование устройств СЦБ и связи: Транспорт. Наука, техника, управление / Сб. ВИНИТИ РАН.- 2001,- № 7.- С. 16-20.
60. Деев А.М., Зенькович Ю.И., Коган Д.А. и др. Ресурсосберегающие
* технологии в устройствах управления показаниями светофоров // Автоматика, связь, информатика.- 2000,- № 1.- С. 32-35.
61. Световые сигнальные указатели на базе светодиодов // Железные до¬роги мира,- 2000.- № 3.- С. 63-65.
62. Применение светодиодов в сигнальных устройствах // Железные до¬роги мира.- 2001.- № 7.- С. 47-48.
63. Есюнин В.И., Ефрюшкин А.Е. Светодиодные переездные светофоры // Автоматика, связь, информатика.- 1999,- № 12.- С. 25-26.
* 64. Сергеев Б.С., Щиголев С.А., Любар В.Г. Светодиодные светофоры: Проблемы разработки и применения // Автоматика, связь, информатика.- 2001.-
* № 5.- С. 19-23.
65. Светодиодный светофор: Заявка на изобретение № 2001124300. МКИ B61L 23/00 / Б.С.Сергеев, С.А.Щиголев, В.В.Наговицын.
66. Сергеев Б.С., Наговицын В.В., Щиголев С.А. Светодиодный светофор // Новые устройства автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУ ПС.- 2001.- Вып. 21 (103).- С. 196-204.
67. Охранное устройство: Заявка на изобретение № 2000122027. МКИ G08B 13/08 / Б.С.Сергеев, В.В.Наговицын.
68. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Анализ работы дистанционно управ- Г
ляемого электромагнитного реле И Электротехника.- 2001.- № 11.- С. 52-56.
» 69. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Охранное устройство // Новые устрой¬
ства и системы автоматики, информатики и связи / Межвуз сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.- 2001.- Вып. 18 (100).- С. 177-189.
’ 70. Наговицын В.В., Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Заряд аккумуляторов
через ограничивающий конденсатор // Новые устройства и системы автомати¬ки, информатики и связи / Межвуз сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.- 2001.- Вып. 18 (100).- С. 98-106.
j
*
71. Устройство для заряда аккумулятора: Заявка на изобретение №
* 2000122025. МКИ Н02М 7/155 / Н.Б.Курченкова, В.В.Наговицын, Б.С.Сергеев.
72. Беленький Б.Н. и др. Расчет эксплуатационных характеристик и при¬менение электрических конденсаторов,- М..: Радио и связь, 1988.- 240 с.
73. Источник вторичного электропитания: Авт. свид. СССР № 1739451. МКИ Н02М 3/335 / Б.С.Сергеев.- 3 с.
74. . Наговицын В.В., Сергеев Б.С. Анализ работы источника электропи¬тания в пусковом режиме // Новые устройства автоматики, информатики и свя¬зи / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.- 2001.- Вып. 18 (100).-
1 С. 107-120.
' 75. Устройство заряда фильтрующего конденсатора: Заявка на изобрете-
? ние № 2000115094. МКИ Н02М 3/335 / В.В.Наговицын, Б.С.Сергеев,
К.Е.Сорокин
76. Анализ систем электропитания устройств СЖАТ, элементной базы и функциональных параметров: Отчет о НИР по договору ЭЛ-3 ВНИИАС МПС. / Исп. Б.С.Сергеев, А.Н.Чечулина, В.В.Наговицын.- Екатеринбург: УрГУПС. Этапы 1, 2, 3 и 4. - 2001.- 324 с.
77. Преобразователь напряжения: Заявка на изобретение № 2000122026. МКИ Н02М 7/217 / Наговицын В.В., Сергеев Б.С. Пол. Реш. о выдаче патента РФ от 09.10.01 г.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ