Список сокращений 3

Здесь будет лист со штампом 4

Введение 5

Здесь будет лист со штампом 6

Общесистемный раздел 7

• 1.1. Компенсация реактивной мощности 7

• 1.2. Промышленные потребители реактивной мощности 9

• 1.3. Устройства компенсации реактивной мощности 11

• 1.4. Основные положения проектирования микропроцессорных устройств. 15

Здесь будет лист со штампом. 17

2. Специальный раздел 18

• 2.1. Техническое задание на разработку контроллера - компенсатора реактивной мощности 18

• 2.2. Общая характеристика 20

• 2.3. Обоснование элементной базы 21

2.3.1. Микропроцессор и микропроцессорный комплект 21

2.3.2. Память и логические элементы 24

2.3.3. Силовые элементы 33

• 2.4. Аппаратные средства контроллера 35

2.4.1. Плата контроллера 36

2.4.2. Плата тиристорного управления 43

2.4.3. Блок питания 45

2.4.4. Подключение контроллера – компенсатора 45

• 2.5. Алгоритмы контроля и управления 48

2.5.1. Измерение тока, напряжения и угла  48

2.5.2. Принцип управления конденсаторной установкой 59

• 2.6. Программное обеспечение контроллера 61

2.6.1. Структура программного обеспечения 61

2.6.1.1. Основная программа 62

2.6.1.2. Подпрограмма обработки прерывания TRAP 62

2.6.1.3. Подпрограмма обработки прерывания RST 7.5 63

2.6.1.4. Комплекс подпрограмм типа BIOS 63

2.6.2. Распределение адресного пространства 64

• 2. Технологический раздел 65

2.1. Технология разработки электронных плат контроллера 65

2.2. Технология разработки программного обеспечения 65

2.3. Аппаратные средства отладки 69

2.4. Программные средства отладки 76

2.5. Конструктивное исполнение 78

2.6. Методика поиска неисправностей 81

3. Организационно – экономический раздел 83

4. Раздел безопасности и экологичности 83

Заключение 84

Литература 86

Приложение 87

1. Листинг рабочей программы контроллера 87

2. Листинг тестовой программы контроллера 87

3. Листинг программы обмена информацией NEW 87

4. Спецификация элементов 87

5. Стоимость элементов 87

Список сокращений

БИС - большая интегральная схема.

БК - батарея конденсаторов.

МП - микропроцессор.

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство.

МБР - многорежимный буферный регистр.

УСАПП - универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик.

ПТ - программируемый таймер.

ССЛ - схема связи с линией.

ЭВМ - электронная вычислительная машина.

ППИ - программируемый параллельный интерфейс.

РМ - реактивная мощность.

ПП - печатная плата.

Здесь будет лист со штампом Введение

В настоящее время в промышленности остро встают вопросы экономии энергоресурсов. В связи с этим популярностью пользуются автоматические устройства, позволяющие экономить электроэнергию.

Экономическая целесообразность автоматической компенсации реактивной мощности заключается в следующем:

На производстве, не оснащенном компенсатором, в рабочее время значение cos  составляет 0.75...0.80. Чтобы обеспечить напряжение 380 В на трансформаторах подстанции завышают напряжение (задействуя дополнительные витки). Однако в нерабочее время, когда cos = 0.96...0.98, это оборачивается напряжением в сети 410 В. Поэтому необходимо поддерживать напряжение 380 В и cos = 0.98 при отключенных витках. Автоматическая компенсация реактивной мощности обеспечивает экономию электроэнергии на 10-12%.

И наиболее существенный аргумент в пользу разработки автоматического устройства компенсации реактивной мощности, но, к сожалению, менее поддающийся экономическому учету - это значительное увеличение продолжительности службы электрооборудования за счет стабилизации напряжения питания.

Задача компенсации реактивной мощности очень сложна [1, 2]. Устройство должно работать круглосуточно, включая выходные и праздничные дни, не нуждаться в обслуживании, не требовать перенастройки при сезонном изменении энергопотребления. Оно должно контролировать величины тока, напряжения, угла  и управлять этими параметрами.

Промышленные средства компенсации реактивной мощности не обеспечивают качественного управления. С настоящей задачей может справится только микропроцессорная система управления. Поэтому темой данной дипломной работы является разработка микропроцессорного контроллера компенсатора реактивной мощности.

Здесь будет лист со штампом Общесистемный раздел

В настоящем разделе рассматриваются вопросы компенсации реактивной мощности промышленных сетей, проводится анализ известных автоматических устройств компенсации реактивной мощности. Выделены основные задачи, решаемые при проектировании микропроцессорных устройств управления, используемая для разработки контроллера - компенсатора реактивной мощности.

1.1. Компенсация реактивной мощности

Мероприятия по компенсации реактивной мощности приобретают в современных условиях всевозрастающее значение. Они являются одним из эффективных средств, направленных на решение важнейшей задачи – экономии топливно-энергетических ресурсов.

Компенсация реактивной мощности обеспечивает разгрузку генераторов электростанций, питающих и распределительных сетей и трансформаторов от реактивных токов, и тем самым уменьшение потерь мощности, электроэнергии и напряжения в линиях и трансформаторах и, следовательно, увеличение их пропускной способности [1].

Остановимся кратко на физической сущности реактивной мощности и возможности её компенсации.

Проблема появления и компенсации реактивной мощности возникает только в сетях переменного тока. Известно, что прохождение переменного тока всегда сопровождается возникновением переменного, пульсирующего с частотой тока магнитного потока. Пульсация (изменение) магнитного потока неизбежно сопровождается возникновением электродвижущей силы самоиндукции, действие которой всегда направлено против изменений тока, проходящего в электрической цепи. Это и является индуктивной нагрузкой X_L , вызывающей отставание во времени изменений переменного тока от изменений переменного напряжения на так называемый угол сдвига фаз . На рисунке 1.1.1. приведена векторная диаграмма мгновенных значений напряжения и тока в цепи переменного тока с индуктивной нагрузкой.

Индуктивная нагрузка, вызываемая явлением самоиндукции, в цепи переменного тока всегда имеет место, так как для прохождения переменного тока проводники цепи представляют не только активное R, но и индуктивное X_L сопротивления. Основное индуктивное сопротивление или индуктивную нагрузку в сетях переменного тока представляют машины и аппараты, действие которых основано на использовании магнитного потока: трансформаторы, реакторы, электродвигатели, индукционные электрические печи и т.п. Они и являются основными потребителями индуктивной, или, как принято называть, реактивной, мощности Q.

Таким образом, в сети переменного тока имеются потребители активной P и реактивной Q мощности. Потребителями активной мощности являются потребители, предназначенные для преобразования энергии электрического тока в механическую работу (электродвигатели), в тепло (электрические печи, нагревательные приборы), в свет (источники света), в химические реакции (электролиз, гальваника). Активная мощность выражается формулой для однофазного тока

и для трёхфазного тока

Из рисунка 1.1.1. видно, что I cos  = I_a, где I_a представляет собой активную составляющую полного тока, совпадающую по фазе с напряжением сети, а I cos  = I_p, где I_p – реактивная составляющая тока, отстающая от напряжения сети на угол 90^.

Реактивная мощность Q в цепи переменного тока необходима для создания магнитного потока в трансформаторах, электродвигателях и других потребителях, а также для преодоления индуктивного сопротивления проводников цепи переменного тока. При отсутствии устройств для компенсации реактивной мощности её вынуждены давать генераторы электрических станций. Но так как обмотка генераторов рассчитана из условий допустимого нагрева на определённую силу тока, а механическая часть генераторов и первичных двигателей – на определённую активную мощность, то наличие с сети реактивной мощности и, следовательно, реактивного тока I_p приводит, с одной стороны, к недоиспользованию обмотки генераторов по активному току и, следовательно, к недоиспользованию генераторов и первичных двигателей по активной мощности, на которую они рассчитаны, а с другой – реактивная составляющая тока, проходя по всем элементам сети от генераторов до потребителей, вызывает дополнительные потери мощности, электроэнергии и напряжения.

Рассмотрим основные потребители реактивной мощности промышленных сетей и их особенности.