řídicí systémy, údržba, ovládání Přednáška X13TRZ 3. 1. 2008 Technologie měničů řídicí systémy, údržba, ovládání

Výkonové polovodičové měniče zařízení měnící parametry el. energie napětí, proud, kmitočet, počet fází, impedance přeměna el. energie „téměř“ bezeztrát nejčastější měniče: usměrňovač (diodový, neřízený) měnič kmitočtu (nepřímý, ss. meziobvod) nejčastější aplikace: napájecí zdroje, pohony

Historie měničů elektromechanické elektromagnetické od dob Tesly a Edisona rotační usměrňovače, kartáče, přepínání cívek elektromagnetické soustrojí, např. Ward-Leonardovo AC vers. DC konec 19. století

Historie měničů selenové usměrňovače rtuťové usměrňovače přelom století, malé proudy rtuťové usměrňovače proud iontů ve zředěných parách Hg K – kapalná Hg, A – pevná jednotky kA, kV, dráhové měnírny, dopravní podniky 1929 až 1967 thyratrony – několik kV, jednotky A Siemens 15 kV / 1A

chladiče, příslušenství Polovodičové měniče V ČSR od konce 50. let – výzkum ČKD Elektrotechnika 1964 založeno ČKD Polovodiče – P4, Pankrác součástky – měniče v přelomu milénia: chladiče, příslušenství součástky křemík moduly měniče

Měniče – dělení Usměrňovač: AC/DC střídač, invertor: DC/AC střídavý měnič: AC/AC (přímý, nepřímý) stejnos. měnič: DC/DC AC – efektivní DC - střední

Nejčastější typ měniče spínaný napájecí ss. zdroj SMPS – Switch Mode Power Source ve všech adaptérech, nabíječkách, PC, spotřební elektronika cíl – zmenšit hmotnost a rozměry transformátoru oproti lineárnímu zdroji

Nejčastější typ měniče

Konstrukce měničů kmitočtu závěsná skříň polovodičové součástky vzadu hliníkové těleso chladiče ventilátor vespod tah vzduchu nahoru ovládací elektronika na panelu vepředu hliník x plast ovládací panel, klávesnice, displej

Chlazení modulů

Používané součástky moduly – integrace polovod. součástek chlazení – vzduch, kapalina (drahé) jednoduchá montáž bezpotenciálová základna stejnosměrný meziobvod – kondenzátor svitkový, elektrolytický elektrolyt. – jen do 450 V 102 mF / 600 V, odolnost až 1 kV vývody – šroubovací, SNAP-IN

Netradiční měniče snižovací / zvyšovací pulzní měniče: automobilové …. 12/24 VDC síťové … 12VDC / 230 VAC masivní svorky odvod tepla povrchem (horký) kompaktní provedení velmi drahé snižovací / zvyšovací pulzní měniče:

Netradiční měniče Trakční měnič motorové jednotky řady 560 napájecí napětí 2x 465 V výstupní napětí 730 V výstupní proud 630 A (trvale) výstupní proud 1200 A (1 min) výkon 420 kW trvale 465 kW hodinově IGCT tyristory pracovní frekvence 600 Hz chlazení nucené 4000 m3 / hod rozměry 1015 × 930 × 1250 mm hmotnost 460 kg

Netradiční měniče Výsuvný usměrňovač pro měnírny metra trasa C zapojení třífázový diodový můstek s dvěma diodami paralelně vstupní napětí 660 V AC / 50Hz výstupní napětí 884 V DC špičkové napětí max 2000 V výstupní proud ID = 3000 A (trvale) ID = 4500 A (2 hod.) ID = 9000 A (1 min.)

Řídicí, ovládací část řídicí mP je vetšinou 16bit. kontrolér z rodiny: Motorola 68000, Siemens SAB 166/167, STMicroelectronics, Intel C196, Atmel AVR aj. nutné periferie: PWM jednotky, A/D převodníky, vstupy HSI/HSO záchytné obvody událostí, komunikační sběrnice sdružené instrukce: vynásob + přičti pro diskrétní regulátory, filtraci dat / signálů

Řídicí, ovládací část senzory většina převodníků 8/10 bitů proudu: proudové transformátory, LEM čidla (Hallova sonda) napětí: bočník + diferenciální OZ + převodník teploty – bezpečný provoz součástek většina převodníků 8/10 bitů přesnost 0,5% nebo 0,1 % v průmyslu dostačuje

Řídicí, ovládací část klávesnice informační panel pouze funkční klávesy (malý počet) nutná odolnost – bez mech. částí klimatická odolnost zdvih, signalizace stisku – pípnutí informační panel frekvence, skluz, verze SW… LED, LCD panel přístupný konektor pro nahrávání SW (RS 232; 485) rozhranní téměř vždy sériové

Průmyslové sběrnice, komunikace přímé propojování log. obvodů nevhodné (TTL, ECL, CMOS…) sběrnice: seriové x paralelní historie: propojování měřicích přístrojů fy. HP HP-IB (dnes IEEE 488, také GP-IB) sériové linky RS 232C (70. léta) průmyslové varianty – 422, 423, 485 distribuované systémy (CAN, Ethernet, LonWorks) proudová smyčka 0 - 20 mA … velké odolnost proti rušení

Průmyslové počítače robustnost, odolnost množstní IO (SP, PP, FDD) dotyková obrazovka (ovládání) polohovací zařízení ? odpověď v reálném čase zdroj – výkon, PFC, svorkovnice, chlazení

Průmyslové PC – konstrukce základní deska: pasivní backplain vkládané karty mechnické jištění – vibrace celkem malý výkon – 386SX, 486, P, PII, PIII backplain: pouze napájení + propojení

Průmyslové PC zdroje korekce účiníku: lepší odběr proudu pasivní – nárazová tlumivka aktivní – upravený ss. meziobvod (lepší) aktivní PFC bez PFC

Průmyslové PC – ukázky 3 2 1 odolné notebooky (1) PLC z modulů ADAM (2) řídicí PC školního reaktoru VR1 (3) 1