2. Назначение и область применения устройства

Разрабатываемое изделие предназначено для подачи регулируемой амплитуды напряжения в диапазоне от 0 до 220В на первичную обмотку высоковольтного трансформатора.

Мидифицируемый модуль может использоваться как отдельное устройство для регулирвания по амплитуде напряжения.

Разрабатываемое изделие представляет собой один из функциональных узлов, в частности, узел управления установки DBC – 028 – 6502, предназначенной для тестирования характеристик силовых полупроводниковых приборов: тиристоров, диодов, модулей различного типа.

При разработке изделия должен быть проведён анализ возможных отказов и неисправностей, приводящих к аварийным ситуациям, с составлением перечня критичных элементов и критичных технологических процессов для последующей организации усиленного контроля их отработки, качества изготовления и подготовки к использованию по назначению.

На всех стадиях изготовления, отладки, испытаний и эксплуатации изделия должен проводиться анализ отказов с разработкой мероприятий по их предупреждению с подтверждением эффективности проведённых мероприятий.

Разработка прибора должна вестись с учётом использования типовых и ранее разработанных для других изделий средств контроля, измерений и испытаний.

Изделие должно быть пригодным для проведения контроля с помощью контрольно-испытательной аппаратуры (КИА). Контроль параметров изделия с помощью КИА должен производиться по стандартизированным методикам выполнения измерений.

3. Обзор аналогов и прототипов

Аналогами разрабатываемому устройству могут служить различные регуляторы переменного напряжения. В настоящее время существует некоторые зарубежные и отечественные регуляторы переменного напряжения. Ниже приведены аналоги разрабатываемого формирователя сложных тестовых сигналов.

Специальный однофазный регулируемый автотрансформатор (ЛАТР) модели TSGC2 предназначен для плавного регулирования однофазного напряжения в пределах от 0 В до 250 В при питании от сети 220 В, частотой 50 Гц, при использовании в качестве лабораторного автотрансформатора для наладки и тестирования различного электрооборудования.

Регулирование напряжения осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации. При перемещении угольной щетки по обмотке автотрансформатора изменяется коэффициент трансформации и, как следствие, действующее значение выходного напряжения. При коэффициенте трансформации, равном 1, вся электрическая энергия из сети передается в нагрузку гальванически.

Недостатком автотрансформатора является необходимость выполнения изоляции обеих обмоток на большее напряжение, так как обмотки имеют электрическую связь. Существенный недостаток автотрансформаторов - гальваническая связь между первичной и вторичной цепями, что не позволяет использовать их в качестве силовых в сетях 6 - 10 кВ при понижении напряжения до 0,38 кВ, так как напряжение 380 В подводится к оборудованию, на котором работают люди.

При авариях из-за наличия электрической связи между обмотками в автотрансформаторе высшее напряжение может оказаться приложенным к обмотке низшего. При этом все части эксплуатируемой установки окажутся соединенными с высоковольтной частью, что не допускается по условиям безопасности обслуживания и из-за возможности пробоя изоляции токопроводящих частей присоединенного электрооборудования.

Основные технические характеристики:

Мощность, кВА 3;

Кол-во фаз однофазный;

Частота, Гц 50/60;

Вх. Напр., В 220/380;

Диапазон вых. напр., В 0-250;

Ток, А 4;

Габаритные характеристики:

Габаритные размеры, мм. 207х182х450;

Масса, кг 24

Управляемый высоковольтный блок питания (источник высокого напряжения) SH0105 представляет собой автономный импульсный стабилизатор напряжения/ тока и предназначен для работы в составе электронного оборудования пользователя.

Основные технические характеристики:

Диапазон регулирования выходного напряжения 0...+5,01кВ

Диапазон регулирования выходного тока 0...6,01мА

Переключение режимов стабилизации напряжения/тока -автоматическое

Долговременная стабильность среднего значения в режиме стабилизации:

 Напряжения 0.1% от 5кВ   (опция – 0,01%)

 Тока 0.1% от 6мА  (опция – 0,01%)

Среднеквадратичная величина пульсаций выходного напряжения – не более 0.1% от 5кВ

Тип индикаторов - цифровые светодиодные сборки с высотой цифр 14 мм

Питание - от сети 220 В, 50 Гц

Режим работы - круглосуточный

Управляющее напряжение по входам "ЭВМ":

Габаритные характеристики:

Габаритные размеры, мм 231х217х92мм

Масса, кг 23

Источник регулируемого переменного /постояного напряжения 24В/10А ИР ПН-10А. Предназначен для использования в составе учебного демонстрационного и лабораторного оборудования. Источник имеет защиту от коротких замыканий и перегрузки по току. При срабатывании защиты источник отображает на светодиодных индикаторах мигающую надпись «10А» и сбрасывает до нуля напряжение на выходных клеммах.

Основные технические характеристики:

Питание - от сети 220 В, 50 Гц

Потребляемая мощность источника, ВA, не более 290 

Выходное переменное напряжение, В * от 0 до 26±3,5

Выходное постоянное напряжение, В * от 0 до 22±3,5

Долговременная нагрузка, А 7

Максимальный ток (10 минут), А 10 

Дискретность регулировки, В 1,7± 0,2 

Порог отключения, А 10,6±0,6

Габаритные характеристики:

Габаритные размеры, мм: 256x220x85;

Масса источника, кг, 4 

Таблица 1.1 - Характеристики аналогов разрабатываемого изделия

Параметры	TSGC2	SH0105	ИР ПН-10А
Потребляемая мощность (ВА)	880	н.д.	290
Габаритные размеры (мм)	207х182х450	231х217х92	256x220x85
Масса (кг)	24	23	4
Номинальное выходное напряжение (В)	0-250	0-5000	0-26
Рабочая частота (Гц)	50/60	50/60	50/60
Номинальное входное напряжение (В)	220	220	220
Индикация параметров		Семисегментные индикаторные сборки	Семисегментные индикаторные сборки
Рабочий диапазон температур	0 – 40 С0	0-40 С0	0 – 40 С0
Цена, руб	11650	25200	20584

Анализ аналогов формирователя сложных тестовых сигналов показал, что существующие на данный момент устройства имеют высокую цену, а также не соответствуют по ряду параметров требованиям технического задания.

Поэтому, возникает необходимость в разработке дешевого и надежного устройства, которое не уступает и даже превосходит по характеристикам зарубежные и отечественные аналоги. В дипломном проекте будет проведена разработка такого устройства.