РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ СУДОВОГО ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Key words: survey quality assessment; technical condition of load-bearing structures; determination of the technical condition.

Khaev Totraz Eduardovich, senior lecturer, docent, haevt@mail.ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering,

Koroteeva Maria Sergeevna, student, maria. krtv@vzdv. ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering

УДК 004

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-295-297

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ СУДОВОГО ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Б.Н. Придворов, А.С. Бордюг

Контроль электрооборудования на судах является одной из проблем современного судоходства. Судно без электричества теряет возможность двигаться по воде, выполняя поставленные ему задачи. На данный момент на механизмы приходится 27 процентов от общего числа аварий, происходящих на судах. В эту цифру входят аварии, произошедшие как по причине механических неисправностей, так и по причине электрических замыканий, несвоевременного обслуживания электрических узлов и т. д. В данной статье будет рассмотрена возможность модернизации электрических цепей путем добавления устройства, контролирующего напряжения. Определенный интерес представляет параметрическое электронное устройство для контроля уровня переменного и постоянного напряжений.

Ключевые слова: напряжение, контроль, качество электроэнергии.

Введение. Существует большое количество разнообразных электронных приборов и устройств, предназначенных для этих целей, отличающихся принципами действия и схемными решениями [1, 2]. Тем не менее, разработка новых типов приборов и устройств, обладающих новыми качествами и основанных на новых принципах и схемных решениях, актуальна.

Материалы и методы. Рассмотрим параметрическое электронное устройство для контроля уровня напряжения, состоящее из (рис. 1): мультивибратора 1, генерирующего прямоугольные импульсы регулируемой длительности и скважности и собранного на двух транзисторах МП102; короткозамкнутой на конце искусственной параметрической линии (ИПЛ) [3], предназначенной для формирования импульсов заданной амплитуды и длительности и содержащей п (п>10 — целое число) последовательно соединенных Т-образных симметричных LC(u0) звеньев; в качестве нелинейной С(и0) используется емкость р—п перехода диода VD1, к которому приложено обратное напряжение U0

входной цепи, предназначенной для изменения полярности генерируемых мультивибратором 1 импульсов и содержащей разделительный конденсатор С1, токоограничительные резисторы R1,R5, делитель напряжения смещения транзистора VT1 R2, R3, транзистор VT1, согласованные с ИПЛ резисторы R4 + R6 = 7L/C(u0);

цепи напряжения смещения uc для его подачи на диоды VD1 ИПЛ и содержащей конденсатор

СЗ, делитель напряжения R8, R9, кнопку Кн «КОНТРОЛЬ», источник контролируемого напряжения ик;

дифференцирующей цепочки R7C2, для дифференцирования фронтов импульсов, сформированных на входе ИПЛ и подачи их на базу транзистора VT2;

выходной цепи для формирования на резисторе R13 выходного им пульса и содержащей резистор R11 делителя напряжения смещения транзистора VT2, токоограничительные резисторы R10, R12, транзистор VT 2.

Опишем работу устройства контроля. Мультивибратор 1 генерирует последовательность периодических прямоугольных импульсов и<хс{Ъ) = A Y,m=o тТ) — 1( t — тТ — т) m=0, 1, ...., где А, Т, t — соответственно амплитуда, период следования и длительность импульсов; 1( t — mT),1(t — тТ — т) -единичные функции; t - время.

В точке 1 входной цепи (рис. 1) действует напряжение

4

т = ЖТШ>Е + 5ивх^

где Е — напряжение источника питания; s — коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от параметров элементов входной цепи.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 1

Время задержки ИПЛ

^ =п^1С(и0)

где L — индуктивность одного звена L1.

Для короткозамкнутой ИПЛ напряжение в любом звене при действии на ее вход т-го импульса

[4]

и(у, = щ {у, + и2 {у, С), где V — номер звена линии; и1 {у, и2 {у, Ь) — соответственно прямой и отраженный импульсы.

Р2

С1

Я?

яз

№

Р61

о

Р5

VI7

¿7 ¿7

Й11

\7voi

с2 а юЗ

'■.,/ У01

Р>7

Й9

то

О

{■72

вых

тз

-Е

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема устройства для контроля уровня напряжения

В начале линии в точке 2 (рис. 1) напряжение и1{0,1) =

■Е- 8иъх{ру,и2{0,г)-

Я4+Я6 ' Й4+Й6

Бивх(С — 2^); тогда и(0, = 5.4 — тТ — 2+ — тТ — т) — — шТ) — — тТ — т— 2 Из этого следует, что

-Е +

2sAпри ^ =

и (0, г) =-

2

2sA при г, Ф — 2

Таким образом при = ^ прямой и отраженный импульсы сливaются, ш^« фронта

импульса в начале ИПЛ максимально, что возможно только при

Д8

и о ис

и к

Я8 - Я9

где и -величина контролируемого напряжения.

Это напряжение дифференцируется цепочкой R7C2 и подается на базу транзистора УТ2. Последний открывается только от дифференцированного удвоенного фронта импульса и на выходе устройства резистора Е13 формируется выходной импульс, который поступает на вход ждущего мультивибратора, управляющего работой индикатора напряжения. Если

= ^8 и о ис ^8 + Я9 и к'

х

то 4 =— и напряжение, продифференцированное цепочкой R7C2, не открывает транзистор УТ2, на ре-

II 2

зисторе R13 не формируется импульс, управляющий работой ждущего мультивибратора, индикатор контроля напряжения не работает.

Результаты. Экспериментально проверена схема устройства при следующих данных (рис. 1): Е=6,3 В; А=0,2В; X =0,1 мс; Т= 1 мс; п=20; ис=Ш=4В; С(ио)=2ОО пФ; L=35 мГн; R1, RЗ, R7, R9, R10, СП5-29=4,7 Ом ... 22 кОм; R2, R11=56 кОм; R4=910 Ом; R5, R6=100 Ом; R8 = 1 кОм; R12=1 кОм; R13=330 Ом; С1 = 0,01 мкФ; С2=1 мкФ; С3=5 100 пФ; VD1—Д811; VT1, VT2—МП102.

В качестве индикатора использовалась лампочка ТН-0,3, которая горела при напряжении Uc=U0=3,92 ... 4,06 В. Устройство контролирует напряжение с точностью до 2 %. Данное устройство можно применять для контроля напряжения на отдельных механизмах или участках сети. Применение подобных устройств на ответственных механизмах может привести к существенному уменьшению ущерба электрическим цепям и самим механизмам в случае возникновения аварийных ситуаций. Избежать негативных последствий можно при установке данного устройства на различные узлы и ежедневного мониторинга узлов, к которым оно подключено.

Благодаря данному устройству возможно своевременное обнаружение проблемных узлов или механизмов, скорейшее устранение дефекта и продление времени работы механизмов и электрических цепей.

Рассмотренное параметрическое электронное устройство для контроля уровня напряжения имеет простые конструкцию и регулировку, экономично относительно потребления энергии, может контролировать в широком диапазоне уровни постоянного и переменного напряжений с высокими точностью и надежностью.

Список литературы

1. Каханович В.С., Вершинин А. С. Контроль и поддержание качества электроэнергии — важный фактор экономии топливно-энергетических ресурсов // Энергетика... (Изв. высш. учеб. заведений). 1984. № 11. С. 7-11.

2. Каханович В.С., Вершинин А.С. Методика оценки погрешности устройств численного определения показателей качества электроэнергии // Энергетика... (Изв. высш. учеб. заведений). 1990. № 1. С. 48-52.

3. Алгоритмы вычислительного метода определения показателей качества электроэнергии / В.С. Каханович, В.Е. Ткаченко, Н.И. Тюшкевич, А.С. Вершинин // Системы управления в энергетике. М.: ЭНИН, 1980.

Придворов Богдан Николаевич, аспирант, alexander.bordyug@mail.ru, Россия, Керчь, Керченский государственный морской технологический университет,

Бордюг Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, Россия, Керчь, Керченский государственный морской технологический университет

УДК 621.3.09

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-297-315

ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ОПЕРАТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ ИОНОСФЕРЫ И ИОНОСФЕРНЫХ РАДИОЛИНИЙ

А.О. Щирый

Представлены основные архитектурные принципы и технические решения, принятые при разработке аппаратно-программного комплекса оперативной диагностики ионосферы и ионосферных радиолиний. Приведено краткое описание методик измерений и измерительной аппаратуры. Решены задачи автоматизации самого процесса измерений и регистрации данных, позволяющих организовать работу комплекса по заданному расписанию без непосредственного участия человека. Также решены задачи извлечения информации из полученных экспериментальных данных, включая работу с иерархией экспериментальных данных, в т. ч. возможности перегенерации производных данных, а также возможности пакетной обработки больших массивов данных для исследования их статистических характеристик.

Ключевые слова: ионосфера, радиозондирование ионосферы, ионограммы, обработка ионо-грамм, многолучевое распространение коротких радиоволн, характеристики многолучевых радиолиний, автоматизация измерений.

По данным радиозондирования ионосферы коротковолновыми (КВ) сигналами можно получить информацию о процессах в ионосферной плазме, о ее структуре и состоянии [1-5]. Данные радиозондирования ионосферы также крайне важны для систем КВ связи и загоризонтной (ЗГ) радиолокации [2,3]. Работа этих радиотехнических систем (РТС) основана на способности КВ многократно отражаться от ионосферы и земной поверхности. Важнейшей задачей для обеспечения корректного функционирования таких РТС является адаптация к ионосферным условиям, для чего в составе этих РТС содержится