Основные подходы к повышению надежности сильноточных источников питания

твердых частиц в жидкостях. При дополнительном воздействии воздуха на суспензию происходит повышение степени ее окисления и соответственно увеличивается выход гуминовых кислот. В процессе получения гуминовых удобрений не используется дополнительное энергетически затратное оборудование (печь, сушильный шкаф и др.) для нагрева суспензии, так как ее нагрев осуществляется под действием мощного ультразвукового излучения.

Литература

1. Гришина Л. А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. М.: Издательство Московского университета, 1986. 242 с.

2. Денисюк Е. А., Кузнецова И. А., Митрофанов Р. А. Технологии получения гуминовых веществ // Вестник НГИЭИ, 2014. № 2 (33). С. 66-79.

3. Мотовилова Л. В. Гуматы - экологически чистые стимуляторы роста и развития растений. М.: Колос, 2001. 105 с.

4. ГОСТ 9517-94. Топливо твердое. Методы определения выхода гуминовых кислот. Дата введения 1997-01-01.

Основные подходы к повышению надежности сильноточных

источников питания Ладик А. В.

Ладик Александр Викторович /Ladik Alexander Viktorovich - аспирант, кафедра промышленной электроники, факультет радиоэлектроники и информатики, Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева,

г. Рыбинск

Аннотация: в статье анализируются основные причины выхода из строя мощных источников питания. Также в статье сравниваются характеристики элементов одного из узлов источников питания.

Ключевые слова: источники питания, IGBT, MOSFET, надежность.

Источники электропитания являются неотъемлемой частью радиотехнических устройств, к которым предъявляется целый ряд требований, одно из которых его габаритные размеры, а точнее большие мощности при малых габаритных размерах. Поэтому проблема создания миниатюрного, легкого и надежного устройства электропитания с хорошими технико-экономическими показателями является важной и актуальной, но, несмотря на очевидные достижения в последние годы в развитии электронных и электротехнических компонентов, в силовой электронике существуют серьезные проблемы по обеспечению надежности. Несмотря на общее улучшение качества продукции, благодаря внедрению систем управления, на основе стандартов серии ISO9000, реальная надежность силовых устройств улучшается более медленно. Проведем анализ факторов влияющих на надежность источника питания.

Увеличению надежности работы источника питания, далее ИП, способствует работа его элементов в слабонагруженном режиме. На практике считается, что наиболее оптимальным является выбор значения коэффициента нагрузки схемного элемента в интервале 0,5 - 0,8. То есть, наиболее эффективным путем повышения надежности ИП являются достаточные запасы электрической прочности изоляции и высокая нагрузочная способность элементов схемы в экстремальных условиях эксплуатации. Естественно это сказывается на схемотехнике источника и на его габаритах. При конструировании ИП в качестве силовых элементов ранее

использовались полевые и биполярные мощные высоковольтные транзисторы, а в настоящее время мощные MOSFET и IGBT транзисторы.

Именно параметры этих элементов и определяют «запас прочности» источника [1].

Общим у IGBT и MOSFET является изолированный затвор, в результате чего эти элементы имеют схожие характеристики управления. Благодаря отрицательному температурному коэффициенту тока КЗ (короткого замыкания) появилась возможность создавать транзисторы, устойчивые к короткому замыканию. Транзисторы IGBT с высоким коэффициентом усиления по току имеют низкое напряжение насыщения, но небольшое допустимое время перегрузки. Как правило, транзисторы, наиболее устойчивые к КЗ, имеют высокое напряжение насыщения и, следовательно, высокие потери. Допустимый ток КЗ у IGBT гораздо выше, чем у биполярного транзистора. Обычно он равен 10-кратному номинальному току при допустимых напряжениях на затворе. Можно сделать вывод, что к перенапряжению более устойчивые являются MOSFET транзисторы, а к перегрузке по току транзисторы ЮБТ [2].

Кроме того, при разработке промышленного источника питания большой мощности необходимо предусмотреть его защиту от воздействия нештатных ситуаций. Например, резкие выбросы и кратковременные пропадания напряжения в первичной сети, обрывы и короткие замыкания в нагрузке, электромагнитные помехи и т. п. При этом, в общем случае, для выявления отказов необходимы некие технические средства и устройство анализа, выявляющее причин этих неисправностей.

Основными причинами неисправностей ИП являются перегорание либо сетевых предохранителей, либо предохранителя в цепях вспомогательных напряжений. Так же неисправности, проявляются в занижении или завышении вторичных напряжений, причем, если первая из них связана, как правило, с короткими замыканиями в цепи нагрузки одного или нескольких вторичных напряжений, то вторая является следствием обрыва в цепи обратной связи. Обе эти неисправности в современных источниках питания, как правило, приводят к срабатыванию схем блокировки и отключению аппарата. Так же возможен случай, когда источник не работает, но предохранители (цепи защиты) остаются целыми.

Обобщенная структура вторичных источников питания приведена на рисунке 1. Она имеет стандартный набор функциональных узлов, каждый их которых может быть реализован различными схемными решениями, итогом которых будет определяться эффективность устройства и его надежность. Можно усомниться в надежности этого ИП, поскольку схема содержит большое количество блоков. Но на деле все наоборот: поскольку узлы схемы питаются от дополнительного источника, система будет сохранять управляемость в случае аварийных ситуаций в нагрузке или ККМ [3].

Как уже было сказано ранее: основной неисправностью при выходе из строя радиоэлектронных устройств является пробои силовых транзисторов. Т. е. блок преобразователя ИП. Но это только одна из возможных неисправностей, необходимо так же диагностировать все блоки ИП для выявления полной картины.

Выход =йС

Рис. 1. Блок-схема мощного ИП дежурного источника

В ходе патентного поиска были найдены некоторые патенты, которые описывают некоторые способы диагностики источников питания.

Средства диагностики беспроводного полевого устройства для производственного процесса [4].

Данный патент описывает несколько способов диагностики источника питания передатчика технологического параметра. Различные компоненты настоящего изобретения могут быть реализованы в виде нескольких различных компонентов. Например, определенная диагностическая функция может быть реализована частично в микропроцессоре и (или) частично в других компонентах, таких как измерительная схема, память, программное обеспечение и т. д. [4].

Устройство для контроля вторичного источника питания, авторами которого являются Коган Д. А., Корсаков Ю. И. [5].

Это же изобретение осуществляет контроль работоспособности вторичного ИП. Устройство реализовано на 2х источниках питания, подключенных к шинам питающего напряжения [5].

Также в ходе информационно-патентного поиска было найдено описание станции диагностики мощных транзисторов, реализованной радиолюбителем. Исследование транзисторов проводится при пониженном питающем напряжении с гальванической развязкой от электросети. Реализация этой идеи, может помочь в анализе состояния мощных транзисторов в блоке преобразователей ИП, поможет выявить процессы деградации силовых ключей еще до возникновения отказа [6].

Проведенный патентно-информационный поиск показал, что надежность сильноточных источников может быть повышена за счет введения средств контроля и диагностики основных узлов. При этом наблюдается тенденция к увеличению количества контролируемых параметров.

Литература

1. Зиновьев А. В. Проблемы и тенденции развития вторичных источников питания.

Лаборатория силовых источников, ноябрь 2012.

2. Колпаков А. Особенности применения драйверов MOSFET и IGBT. Компоненты и технологии, 2000. № 6.

3. Полищук А. Схемотехника современных мощных источников питания. Силовая электроника, 2005. № 2.

4. Патент RU 2372667 С2 «Средства диагностики беспроводного полевого устройства для производственного процесса», Ричард Нельсон, Филип Остби, Грегори Браун, патентообладатель: ROSEMOUNT inc.

5. Патент РФ 2127015 «Устройство для контроля вторичного источника питания», авторами которого являются Коган Д. А., Корсаков Ю. И. патентообладатель: Государственное предприятие - Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт средств автоматизации на железнодорожном транспорте.

6. Станция диагностики мощных транзисторов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://cxem.net/izmer/izmer110.php/ (дата обращения: 29.09.2016).

Очистка дымовых газов газотурбинного оборудования

от оксида азота

1 2 3

Ермолаев И. Д. , Озеринникова К. В. , Тюрина Е. В. , Митенев С. А.4

1Ермолаев Илья Дмитриевич /Ermolaev Ilya Dmitrievich - студент, кафедра промышленной теплоэнергетики;

2Озеринникова Ксения Владимировна / Ozerinnikova Ksenya Vladimirovna - студент, кафедра теплоэнергетики, энергетический факультет;

3Тюрина Елена Владимировна / Tyurina Elena Vladimirovna - студент;

Митенев Сергей Алексеевич /Mitenev Sergey Alekseevich - студент, кафедра промышленной теплоэнергетики, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., г. Саратов

Аннотация: в результате работы газотурбинного оборудования выбрасывается большое количество отходящих газов, а с ними увеличивается концентрация оксидов азота. Одним из направлений снижения концентрации оксидов азота в отходящих газах является каталитическое восстановление оксидов азота горючими газами. Цель и задачи: расчет основных параметров реактора.

Ключевые слова: оксид азота, турбина, очистка, реактор, отходящие газы.

Актуальность. Загрязнение атмосферы оксидами азота (NO)X от производств paзличных отраслей промышленности представлено следующим образом (%): тепловые электростанции - 72,5; автотранспорт - 17,3; черная металлургия - 6,1; промышленность строительных материалов - 1,8; химическая промышленность - 1,7; нефтеперерабатывающая - 0,6 [1].

Непрерывный рост производства азотной кислоты тесно связан с повышением объема отходящих газов, а, следовательно, с увеличением количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота, которые чрезвычайно опасны для любых живых организмов. Оксиды азота вызывают раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, ухудшение снабжения кислородом и другие нежелательные последствия, в том числе, связанные с воздействием на нервную систему человека. Понятно, почему при проведении патентных исследований по процессам чистки газов особое внимание уделяется очистке.

Одним из направлений снижения концентрации оксидов азота в отходящих газах является каталитическое восстановление оксидов азота горючими газами: водородом,