Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA 2010 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Opracowanie metody projektowania liniowych.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA 2010 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Opracowanie metody projektowania liniowych."— Zapis prezentacji:

1 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA 2010 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Opracowanie metody projektowania liniowych przekładników prądowych o częstotliwości pracy do 100kHz CA/S/10_2:

2 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 2 Cel projektu Zadania szczegółowe: Zdefiniowanie typoszeregu cewek Rogowskiego, Opracowanie technologii wytwarzania cewek Rogowskiego na bazie druków wielowarstwowych, Wykonanie i badanie modelu cewki Rogowskiego wykonanej na bazie druków wielowarstwowych, Opracowanie dokumentacji technicznej. Opracowanie metody projektowania liniowych przekładników prądowych o częstotliwości pracy do 100kHz.

3 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 3 Cewka Rogowskiego to transformator powietrzny, którego jednym uzwojeniem jest kabel średniego napięcia z płynącym przez niego prądem przemiennym, a drugim - cewka wykonana z drutu nawinięta na rdzeniu z materiału dielektrycznego lub płytki drukowanej z gęsto naniesionym uzwojeniem. rozwiązanie eliminujące podstawowe wady standardowego przekładnika prądowego sygnał wyjściowy z cewki Rogowskiego – napięcie proporcjonalne do pochodnej mierzonego prądu.Zalety: bardzo duży zakres prądów mierzonych, Liniowość w dużym zakresie, bardzo szeroki zakres mierzonych prądów. coraz dokładniejsze metody produkcji Z uwagi na coraz dokładniejsze metody produkcji płytek drukowanych, zapewnienie powtarzalności opłacalne stało się wykonywanie cewek Rogowskiego w oparciu o wielowarstwowe druki PCB. jak i zapewnienie powtarzalności obwodów drukowanych, opłacalne stało się wykonywanie cewek Rogowskiego w oparciu o wielowarstwowe druki PCB.

4 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Typoszereg cewek Rogowskiego 4

5 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Typoszereg cewek Rogowskiego 5 Przyjęto że cewki będą budowane w oparciu o trzy rodzaje płytek drukowanych (trzy rozmiary) z naniesionym uzwojeniem: 20 mm 16 mm, 16 mm 57 mm, 57 mm 16 mm.

6 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Typoszereg cewek Rogowskiego – czułość cewki 6 Podstawowym parametrem cewki Rogowskiego jest jej czułość – zależna od konstrukcji cewki (ilości zwojów na jednostkę obwodu oraz pola przekroju pojedynczego zwoju) – wyrażona zależnością: Gdzie: N – ilość zwojów, Aef – efektywne pole przekroju pojedynczego zwoju ω – pulsacja kątowa, μ 0 – przenikalność magnetyczna próżni r - promień pola przekroju cewki

7 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Typoszereg cewek Rogowskiego – czułość cewki 7 a a1a1 b b1 Aef – efektywne pole przekroju pojedynczego zwoju, można wyznaczyć jako sumę pól pojedynczych zwojów spirali wg wzoru: Rys.: Kształt i rozmieszczenie spiralnego zwoju do obliczania efektywnego pola przekroju Aef

8 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Typoszereg cewek Rogowskiego 8 Przy użyciu wzorów matematycznych wyspecyfikowano typoszereg cewek Rogowskiego: TYP Cewki C11/27 16x20 C13/27 16x20 C18/27 16x20 C18/27 16x57, otw C18/27 57x16 C18/27 16x57 C40/57 16x20 C120/127 16x20 Teoretyczna czułość cewki [mV/A] 0,730,871,22,962,143,391,432,07 Założone czułość cewki [mV/A] 0,60,71,03,02,23,51,52,00

9 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Rys.: Wygląd druku czterech sąsiednich warstw płytki prostokątnej z wyprowadzeniami wzdłuż węższej krawędzi 9

10 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Rys.: Wygląd płyt bazowych, w których wlutowywane są płytki wielowarstwowe: a)o kształcie prostokątnym 16x20 z wyprowadzeniami wzdłuż węższego boku b)o kształcie prostokątnym 57x16 z wyprowadzeniami wzdłuż szerszego boku c)o kształcie prostokątnym16x57 z wyprowadzeniami wzdłuż węższego boku 10

11 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Technologia wytwarzania cewek Rogowskiego na bazie druków wielowarstwowych 11

12 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 12 Technologia wytwarzania wielowarstwowych cewek drukowanych Cewki drukowane w postaci płytek: 16-to warstwowych 8-io warstwowych

13 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 13 spirale sąsiednich warstw łączą się ze sobą za pomocą przelotek zagrzebanych Rys.: Wygląd druku pojedynczej spirali cewki 16-to warstwowej o kształcie kwadratowym z przelotkami zagrzebanymi. Technologia wytwarzania wielowarstwowych cewek drukowanych - płytki 16-to warstwowe w efekcie końcowym - przetworniki o czułości 7,5 mV/A przy polu przekroju pojedynczej spirali równym 8 cm 2. wymagają łączenia z płytką bazową za pomocą szpilek.

14 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 14 spirale sąsiednich warstw łączą się ze sobą za pomocą przelotek przechodzących na wskroś płytki Rys.: Wygląd druku pojedynczej spirali cewki 8-io warstwowej o kształcie prostokątnym z przelotkami przechodzącymi przez wszystkie warstwy. Technologia wytwarzania wielowarstwowych cewek drukowanych - płytki 8-io warstwowe czułość do ok. 4 mV/A przy polu przekroju pojedynczej spirali równym 8 cm 2 - ze względów konstrukcyjnych optymalna czułość waha się od 1mV/A do 2,5 mV/A. łączą się z płytką bazową przez wkładanie ich do odpowiednio wyfrezowanych otworów dzięki czemu w trakcie montażu wyeliminowano połączenia szpilkowe. Rys.: Widok płytek bazowych 8-mio warstwowych.

15 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 15 Technologia wytwarzania płytek bazowych Płytki bazowe opracowane w postaci dwuwarstwowych obwodów drukowanych mogących być wykonywanych praktycznie w dowolnym zakładzie produkującym obwody drukowane. Płytki bazowe do łączenia cewek drukowanych 8-io warstwowych wymagają precyzyjnego frezowania otworów do mocowania cewek. Czułość Czułość: 16-to warstwowych 1.4 mV/A do 7,5 mV/A płytki bazowe do cewek drukowanych 16-to warstwowych pozwalają wykonywać przetworniki o czułości od 1.4 mV/A do 7,5 mV/A 8-io warstwowych 4 mV/A. płytki bazowe do cewek 8-io warstwowych pozwalają na wykonywanie przetworników o czułości 4 mV/A.

16 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 16 Sposób montażu wielowarstwowych cewek drukowanych do płytek bazowych – Cewki 16-to warstwowe Rys.: Sposób lutowania pinów do cewek wielowarstwowych. Etap I: wlutowanie pinów do cewek wielowarstwowychEtap II: wlutowanie cewek wielowarstwowych do odpowiedniej płytki bazowej - cewki powinny być wlutowane pod kątem prostym do płytki bazowej Rys.: Sposób lutowania cewek wielowarstwowych do płytki bazowej za pomocą pinów

17 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 17 Sposób montażu wielowarstwowych cewek drukowanych do płytek bazowych – Cewki 8-io warstwowe Rys.: Sposób mocowania cewek 8-mio warstwowych do płytki bazowej Etap I: wciskanie cewek drukowanych do otworów wyfrezowanych w płytce bazowejEtap II: oblutowywanie połączeń Rys.: Sposób lutowania cewek 8-mio warstwowych do płytki bazowej

18 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Badanie modelu cewki Rogowskiego wykonanej na bazie druków wielowarstwowych 18

19 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 19 Pomiary czułości Pobudzenie prądem sinusoidalnym 50Hz o wartości skutecznej 20A, Na wyjściu cewek Rogowskiego umieszczony filtr dolnoprzepustowy RC o stałej czasu 0.1ms (dla wytłumienia przebiegów o wyższej częstotliwości). Tabela.: Zmierzone czułości cewek Rogowskiego

20 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 20 Pomiary parametrów elektrycznego układu zastępczego cewek Rogowskiego Pobudzanie cewki skokiem prądowym o amplitudzie 2A przez zamknięcie wyłącznika. Wykreślenie odpowiedzi na skok prądowy. Rys.: Układ do pomiaru czułości parametrów cewki Rogowskiego Rys.: Odpowiedź na skok prądowy cewki CPrPoz. Tabela.: Parametry cewek Rogowskiego

21 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 21 Charakterystyki częstotliwościowe cewek Rogowskiego Obciążenie rezystancją 100 k i rezystancją równą rezystancji krytycznej właściwej dla każdej cewki. Rys.: Przykładowa charakterystyka częstotliwościowa cewki (przykład dla cewki CPrPoz) !!! Wyraźnie zaobserwowany charakter rezonansowy odpowiedzi częstotliwościowych cewek – zjawisko niekorzystne, gdyż zwiększa poziom szumów i sygnałów zakłócających na wyjściu cewki w stosunku do sygnału pożądanego. Charakter rezonansowy odpowiedzi częstotliwościowej cewki znika przy obciążeniu rezystancją bliską rezystancji krytycznej bez pogorszenia czułości cewki. Pasmo użyteczne rozciąga się znacznie powyżej 50 kHz, co pozwala mierzyć prądy o zawartości harmonicznych powyżej 1000.

22 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Przyrząd do montażu cewek Rogowskiego 22

23 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 23 Przyrząd do montażu cewek Rogowskiego Rys.: Przyrząd do montażu cewek Rogowskiego.

24 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Wyniki pracy 24

25 CA/S/10_2 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) 25 Wyniki pracy Typoszereg cewek Rogowskiego Technologia wytwarzania cewek Rogowskiego na bazie druków wielowarstwowych Dokumentacja techniczna Projekt i wykonanie przyrządu do montażu cewek Rogowskiego Dla potrzeb projektu powstał arkusz kalkulacyjny do obliczania czułości cewek Rogowskiego na podstawie ich parametrów.

26 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA 2010 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Dziękuję za uwagę


Pobierz ppt "Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA 2010 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych (CA) Opracowanie metody projektowania liniowych."

Podobne prezentacje


Reklamy Google