Электронный учебник по теме "Расчет несимметричных режимов работы ЭЭС"

7 Завершая создание электронного учебника, скомпилируем его в исполняемый файл, нажав на значок .

2.3 Основные приемы

В левой части интерфейса программы находится поле с четырьмя разделами:

1. содержание;

2. поиск;

3. индекс;

4. избранное;

Раздел «Содержание» предназначен для показа содержания книги, организованного в древовидную структуру и для быстрой навигации по ее разделам. Чтобы максимальное количество информации поместилось на экран, надо уменьшить левое окно. Для этого установите курсор на границу окон (он должен принять вид ) и удерживая левую клавишу мыши, переместите курсор влево. Также для этой цели можно использовать пиктограмму .

Раздел «Индекс» предназначен для поиска текстовой информации по ключевым словам.

Для поиска произвольной текстовой информации предназначен раздел «Поиск».

Раздел «Избранное» служит для создания закладок в книге и быстрого поиска избранной информации.

Данный электронный учебник работает как информационно-поисковая система, в нём реализована возможность поиска по ключевым словам:

- выбираем раздел «Поиск» в левой части интерфейса программы;

- в появившейся строке вводим интересующее нас слово и нажимаем поиск (рекомендуется вводить слово в именительном падеже, так как окончание слов при поиске не учитывается);

- под строкой с искомым словом появляются названия разделов, в которых находятся искомое слово;

- при двойном нажатии левой клавиши мыши на название раздела в правой части интерфейса отображается текст с выделенным искомым словом.

Для организации раздела воспользуйтесь панелью .

При просмотре книги курсор может быть одним из 2 видов:

* Рука .

В этом режиме можно листать страницу, нажав левую клавишу мыши и двигая курсор. Режим можно включить клавишами Ctrl+H.

* Брусок .

В этом режиме можно выделить текст и скопировать его в буфер обмена Windows. Режим можно включить клавишами Ctrl+S. Этот режим может быть запрещен автором книги.

Содержание книги может быть распечатано.

Чтобы распечатать книгу, надо нажать комбинацию клавиш Ctrl+P.

Чтобы распечатать текущий раздел, надо нажать комбинацию клавиш Shift+Ctrl+P.

3. Описание программы SunRavBookReader

3.1 Программа SunRavBookReader

программа патентообладатель электронный учебник

Программа SunRavBookReader предназначена для просмотра книг и учебников. Возможен просмотр как специальных книг (учебников), созданных в программе SunRavBookEditor, так и файлов различных форматов:

*RichTextFormat (RTF)

*Файлы в текстовом формате (TXT)

*При наличии установленного на компьютере MicrosoftOffice, возможно чтение файлов, которые «понимает» этот пакет:

**HTML файлы

**Документы Word для Windows и Macintosh

**Документы Excel

**Документы WindowsWrite

**Файлы Лексикон для DOS

**Восстановление текста из любого файла

**и т.д.

Рабочее поле учебника разделено на две части: слева - панель навигации, справа - информационное поле. Навигация в учебнике осуществляется с помощью гиперссылок, которые расположены внизу каждой страницы электронного учебника.

3.2 Применение программы SunRavBookReader в электронном учебнике

Для того, что бы приступить к работе с учебником пользователю необходимо:

Нажать кнопку на панели в верхней части программы или

Выбрать пункт меню Файл / Открыть… или

Нажать комбинацию клавиш Ctrl+O.

Если документ содержит описание, то после того, как Вы его откроете появится окно с этим описанием. Если Вы, прочитав описание, не захотите далее знакомится с содержанием этого документа, то нажмите кнопку в нижней части окна или клавишу Backspace на клавиатуре. Если же Вы захотите начать чтение, то нажмите кнопку или клавишу ENTER. После этого можно приступать к просмотру.

В левой части главной формы программы находится содержание книги, организованное в древовидную структуру. Его можно скрыть отжав флажок или клавишу F10 на клавиатуре или показать его повторно нажав те же кнопки и клавиши.

Вы можете включать автопрокрутку и наслаждаться просмотром не притрагиваясь к клавиатуре - тест сам будет прокручивать. Для этого нажмите кнопку на панели в верхней части программы или нажмите клавишу F9 на клавиатуре. Чтобы остановить автопрокрутку повторно щелкните по кнопке или нажмите клавишу F9.

Вы можете установить такую скорость автопрокрутки, которая более всего соответствует Вашим потребностям. Для этого:

Установите ползунок регулятора скорости в нужное положение с помощью мышки. При этом, крайнее левое положение ползунка соответствует минимальной скорости, а крайнее правое - максимальной. Другой вариант изменения скорости: Нажмите клавиши Ctrl+PageUP чтобы увеличить скорость и клавиши Ctrl+PageDown чтобы уменьшить скорость на один шаг.

Работать с программой можно в двух режимах: обычный и полноэкранный. В первом из них программа выглядит как обычное Windows приложение - с панелью кнопок, меню и содержанием. В полноэкранном режиме панель кнопок и меню отсутствуют, что позволяет разместить максимально кол-во текста на экране.

Для перехода в полноэкранный режим нажмите клавишу F11 или выберите пункт меню Вид / Во весь экран или нажмите кнопку .

Для того, чтобы вернутся к обычному виду нажмите клавишу Esc или снова F11.

Вы можете в любой момент увеличить или уменьшить шрифт книги, при этом изменение размера происходит пропорционально для всех шрифтом, используемых в книге (т.е. соотношение м/у различными размерами шрифтов останется тем же).

Для того, чтобы увеличить размер шрифта нажмите клавишу + на цифровой клавиатуре (справа от основной клавиатуры). Для уменьшения шрифта нажмите клавишу - там же.

Вы можете просматривать книги и учебники, пользуясь как мышью, так и клавиатурой. Ниже приведены комбинации клавиш, используемые в программе SunRavBookReader.

Ctrl+O - открыть файл книги

F2 - поместить текущую главу в Избранное

F4 - включит / выключить озвучивание книги

F5 - перейти на первую главу книги

F6 - перейти на предыдущую по порядку главу книги

F7 - перейти на следующую порядку главу книги

F8 - перейти на последнюю главу книги

Backspace - вернуться главу, с которой Вы перешли по ссылке.

Ctrl+F - найти текст в книге

F9 - включить / выключить автопрокрутку

F10 - показать / скрыть содержание книги

F11 - перейти в полноэкранный режим

Esc - выйти из полноэкранного режима

+ на цифровой клавиатуре - увеличить размер шрифта.

- на цифровой клавиатуре - уменьшить размер шрифта.

Ctrl+F5 - перейти на вкладку Содержание

Ctrl+F6 - перейти на вкладку Указатель

Ctrl+F7 - перейти на вкладку Поиск

Ctrl+F8 - перейти на вкладку Избранное

Ctrl+S - включить режим выделения текста.

Ctrl+H - включить режим пролистывания.

На рис. 3.1-3.4 показаны изображения электронного учебника.

Рисунок 3.1 - Содержание электронного учебника

Рисунок 3.2 - Учебный материал электронного учебника



Рисунок 3.3 - Глоссарий электронного учебника

Рисунок 3.4 - Приложение электронного учебника

4. Расчёт затрат на разработку программного продукта

Калькуляция на разработку программного продукта включает следующие статьи:

- трудоемкость;

- основная заработная плата разработчиков;

- дополнительная заработная плата разработчиков;

- отчисления на социальные нужды;

- расходы на приобретение дополнительных средств ВТ и ПО;

- контрагентские расходы;

- накладные расходы.

4.1 Расчет трудоемкости

Для расчета трудоемкости создания рассматриваемого программного продукта (электронный учебник «Расчёт несимметричных режимов работы ЭЭС») удобным является экспертный метод, т.к. затруднительно определить объем программы в исходных командах или условным числом операторов, но возможно оценить объем экспертным путем, исходя из предыдущего опыта подобных разработок[¹⁹].

Перечень стадий, этапов и видов работ разработки программного продукта представлен в табл. 4.1.

Таблица 4.1 - Перечень стадий, этапов и видов работ разработки программного продукта

Стадии и этапы разработки	Вид работ
1. Техническое задание	Изучение и анализ предметной области
2. Эскизный и технический проект	Выбор проектных решений Определение перечня входных и выходных документов Разработка структуры входных и выходных данных
3. Рабочий проект	Разработка структуры БД и программирование Комплексная отладка программы
4. Расходы на отладку программного продукта	Изменение программы с учётом текущих пожеланий пользователей
5. Внедрение	Подготовка документации

Трудоемкость выполнения отдельных видов работ определяется двумя видами оценок: - минимальные затраты времени на выполнение отдельного вида работ при наиболее благоприятных условиях; - максимальное время выполнения при наименее благоприятных условиях. По этим величинам оценивается ожидаемое значение трудоемкости стандартное отклонение по следующим формулам:

(4.1)

(4.2)

Стандартное отклонение характеризует степень неопределенности выполнения работы за ожидаемое время . Если разброс между и мал, то степень достоверности того, что работа будет выполнена в срок, велика.

Трудоемкость всей разработки и ее стандартное отклонение составят:

, (4.3)

. (4.4)

Экспертные оценки, расчетные величины трудоемкости и стандартные отклонения по всем видам работ приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2 - Экспертные оценки, расчетные величины трудоемкости и стандартные отклонения по всем видам работ

Вид работ	Оценка трудоемкости, ч	Расчетные величины, ч
1. Изучение и анализ предметной области	100	120	108	4
2. Выбор проектных решений	6	12	8.4	1.2
3. Определение перечня входных и выходных документов	80	110	92	6
4. Разработка структуры входных и выходных данных	20	30	24	2
5. Разработка структуры БД и программирование	220	280	244	12
6. Комплексная отладка программы	200	250	220	10
7. Изменение программы с учетом текущих пожеланий пользователей	60	90	72	6
8. Подготовка электронной документации	50	80	62	6
Итого:	736	972	830.4	47.2

В итоговые затраты времени входят планируемые затраты машинного времени, необходимого для разработки, отладки продукта и подготовки документации. Оно определяется как сумма времени выполнения этапов 4-8 из табл. 4.2. Таким образом: 620 ч. (4.5)

4.2 Расчет основной заработной платы

Основная заработная плата разработчикам составляет сумму произведений трудоемкости и оклада исполнителей.

По данным бухгалтерии, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский Государственный Технический Университет» оклад инженера-лаборанта составляет 4330 рублей. Следовательно:

Таблица 4.3 - Затраты на разработку программного продукта

Статья затрат	Сумма (руб.)	%
Основная заработная плата разработчиков	20340	32.6
Дополнительная заработная плата разработчиков	2655.9	4.2
Отчисления на социальные нужды	8172.4	9.6
Расходы на отладку программного продукта	9163.6	21
Накладные расходы	20340	32.6
Итого:	60853.7	100

Заключение

В дипломном проекте разработан электронный учебник по теме «Расчёт несимметричных режимов работы ЭЭС».

Создание электронного учебника позволило решить следующие проблемы, возникающие перед студентами:

- обеспечивает практически мгновенную обратную связь (свойство интерактивности);

- помогает быстро найти необходимую информацию, поиск которой в обычном учебнике затруднен (повышение производительности поиска);

- существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям.

Практика использования электронных учебников показала, что обучающиеся качественно усваивают изложенный материал, о чём свидетельствует их зачёт по дисциплине. Таким образом, развитие информационных технологий дает широкую возможность для изобретения новых методов обучения в образовании и тем самым повысить его качество.

Литература

1. Потапов В.И. Патентный поиск и составление заявки на изобретение: учеб. пособие /В.И. Потапов. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. - 34 с.

2. Методические рекомендации по проведению патентных исследований при курсовом и дипломном проектировании: методические указания /Сост. В.И. Степанов. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. - 22 с.

3. СПС Консультант Плюс

4. СПС ГАРАНТ

5. Научная электронная библиотека elibrary.ru

6. ЭБС «Арбуз»

7. Стандарты СНГ и России

8. Электричество. 1989-2012

9. Стандарты и качество. 1996-2012

10. Омский научный вестник. Сер.приборы, машины и технологии. 2006-2012

11. Патентный закон РФ (1992). Интеллектуальная собственность, 1992. №1-2. С. 4-17. Ведомости Съезда Народных Депутатов РФ и Верховного Совета РФ, №42. 1992. С. 2973-2989.

12. Международная патентная классификация. - М.: ВНИИПИ; 2005. 6-я редакция в 10 томах. - 1096 с.

13. Правила составления, подачи и рассмотрение заявки на выдачу патента на изобретение. Утверждены председателем Роспатента 20.09.2009. - 46 с.

14. Степанов В.И. Патентоведение. Учеб. Пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. - 68 с.

15. Интеллектуальная собственность. Промышленная собственность. Научно-практ. журн. / Ред. журн. «Интеллектуальная собственность». Выходит ежемесячно.

16. Изобретения стран мира. РЖ. Роспатента. - М.

17. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. - М: Филинъ, 2003. - 616 с.

18. СанПиН - 1340 - 03. Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. - 30 с.

19. Рыбьякова О.И. Расчёт затрат на разработку программного продукта: Метод. указания. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 1999. - 19 с.: табл.+Прил.

20. Гражданский кодекс РФ от 18.12.2006 №230-ФЗ - Часть 4.

Приложение

В приложении приведены несколько патентов электротехнических устройств[¹⁶].

Патент «Генератор»

(54) ГЕНЕРАТОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в увеличение уровня сигнала на выходе дифференциального каскада и уменьшение нестабильности суммарного фазового сдвига усилителя. Генератор содержит электромеханический резонатор и нейтрализующий конденсатор, дифференциальный каскад на МОП-транзисторах с одинаковым типом проводимости, усилитель, который выполнен на двух комплементарных парах МОП-транзисторов, причем дополнительно введен фильтр нижних частот, при этом усилитель выполнен двухкаскадным, первый каскад которого охвачен отрицательной обратной связью, а в дифференциальный каскад дополнительно введены семь резисторов. 8 ил.



Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для генерации электрических сигналов, стабилизированных электромеханическими резонаторами, в частности в пьезорезонансных датчиках.

Известен «Генератор» (см. патент РФ №2340078 от 23.07.2007, опубликован 27.11.2008), который состоит из RC-моста, содержащего электромеханический резонатор с пьезоэлектрическим или электростатическим преобразователем, нейтрализующий конденсатор, первый и второй резисторы, второй конденсатор; дифференциального каскада на последовательно соединенных МОП-транзисторах с одинаковым типом проводимости, выходом дифференциального каскада является точка соединения стока одного транзистора с истоком другого транзистора; усилителя. Выход усилителя, являющийся выходом генератора, соединен с точкой соединения первых выводов электромеханического преобразователя резонатора и нейтрализующего конденсатора, вторые выводы которых соединены соответственно с затворами первого и второго транзисторов и первыми выводами резисторов, вторые выводы которых соединены соответственно со стоками первого и второго транзисторов. Затвор второго транзистора соединен с первым выводом конденсатора, второй вывод которого соединен с источником питания. Выход дифференциального каскада соединен со входом усилителя, который выполнен трехкаскадным на трех комплементарных парах МОП-транзисторов, охваченных общей отрицательной обратной связью по постоянному току для обеспечения линейного режима работы при малых уровнях усиливаемого сигнала.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются:

- возникновение фазовых сдвигов на выходе резонатора, которые появляются при возбуждении резонатора сигналом прямоугольной формы;

- малый уровень сигнала на выходе дифференциального каскада, что требует применения трехкаскадного усилителя;

- нестабильность суммарного фазового сдвига усилителя вследствие того, что изменяется форма выходных сигналов усилителя при изменении режима работы каскадов усилителя под действием внешних факторов эксплуатации (изменение напряжения питания, температуры окружающей среды, хранения и проч.).

Вышеуказанные недостатки приводят к нестабильности частоты генератора.

Решаемой задачей является создание генератора с кварцевым частотозадающим резонатором с повышенной стабильностью частоты генерации и «мягким» режимом возбуждения резонатора.

Достигаемым техническим результатом является возбуждение резонатора сигналом, форма которого приближена к синусоиде, увеличение уровня сигнала на выходе дифференциального каскада и уменьшение нестабильности суммарного фазового сдвига усилителя.

Для достижения технического результата в генераторе, содержащем электромеханический резонатор и нейтрализующий конденсатор, первые выводы которых соединены между собой, дифференциальный каскад на МОП-транзисторах с одинаковым типом проводимости, выход которого соединен со входом усилителя, который выполнен на двух комплементарных парах МОП-транзисторов, новым является то, что дополнительно введен фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход соединен с общей точкой соединения первых выводов электромеханического резонатора и нейтрализующего конденсатора, при этом усилитель выполнен двухкаскадным, первый каскад которого охвачен отрицательной обратной связью, а в дифференциальный каскад дополнительно введены семь резисторов, первые выводы первого, второго, третьего и четвертого резисторов объединены между собой и подключены к плюсовой шине питания, а минусовая шина питания подключена к первым выводам пятого, шестого и седьмого резисторов, вторые выводыпятогои седьмого резисторов подключены к затворам первого и второго МОП-транзисторов, ко вторым выводам четвертого и первого резисторов и ко вторым выводам электромеханического резонатора и нейтрализующего конденсатора соответственно, вторые выводы второго и третьего подключены к стокам МОП-транзисторов, истоки которых объединены между собой и подключены ко второму выводу шестого резистора, выход усилителя является выходом устройства.

Возбуждение резонатора сигналом, форма которого приближена к синусоиде, увеличение уровня сигнала на выходе дифференциального каскада и уменьшение нестабильности суммарного фазового сдвига усилителя в предлагаемом генераторе осуществляется за счет того, что в дифференциальный каскад дополнительно введены семь резисторов, усилитель выполнен на двух комплементарных парах МОП-транзисторов, а в контур положительной обратной связи введен фильтр нижних частот. При этом выходное напряжение генератора является входным напряжением фильтра нижних частот, а напряжение возбуждения формируется на втором конденсаторе и подается на частотозадающий резонатор. Фильтр нижних частот настраивается так, чтобы отношение первой и третьей гармоник на его выходе было максимальным.

На фигуре 1 представлена принципиальная схема заявляемого устройства. На фигуре 2 - эквивалентная схема кварцевого резонатора. На фигуре 3 показана зависимость передаточной характеристики полевого транзистора от температуры. На фигуре 4 изображена эпюра напряжения сигнала на входе фильтра нижних частот, на фигуре 5 - спектр этого сигнала. На фигурах 6 и 7 изображены эпюры напряжения возбуждения прототипа и заявляемого генератора соответственно, на фигуре 8 - эпюры напряжения возбуждения при использовании фильтра нижних частот с классической настройкой.

Генератор выполнен в виде последовательно соединенных дифференциального усилителя 1 и усилителя 2, при этом входы дифференциального усилителя 1 соединены соответственно с выходами частотозадающего элемента 4 и нейтрализующего конденсатора 5, входы которых объединены между собой и соединены с выходом фильтра нижних частот 3, вход которого соединен с выходом усилителя 2.

Заявляемый генератор согласно фигуре 1 содержит кварцевый резонатор 5 (QZ) и нейтрализующий конденсатор 4 (С1), первые выводы которых соединены между собой, дифференциальный каскад 1, выполненный на n-канальных МОП-транзисторах 11, 12 (VT1, VT2) и семи резисторах, первые выводы резисторов 7, 8, 9, 10 (R1, R2, R3, R4) объединены между собой и подключены к плюсовой шине питания, а минусовая шина питания подключена к первым выводам резисторов 13, 14, 15 (R5, R6, R7), вторые выводы резисторов 13, 14 (R5, R6) подключены к затворам n-канальных МОП-транзисторов VT1, VT2, ко вторым выводам резисторов 7, 10 (R1, R4) и ко вторым выводам нейтрализующего конденсатора 5 (С1) и кварцевого резонатора 4 (QZ) соответственно, вторые выводы резисторов 8, 9 (R2, R3) подключены к стокам n-канальных МОП-транзисторов VT1, VT2, истоки которых объединены между собой и подключены ко второму выводу резистора 15 (R17), выход которого соединен со входом усилителя 2 (объединенные затворы транзисторов VT3, VT4), который выполнен на двух комплементарных парах МОП-транзисторов 17-18 и 19-20 (VT3-VT4 и VT5-VT6), первая комплементарная пара МОП-транзисторов VT3-VT4 охвачена отрицательной обратной связью по постоянному току посредством включения резистора 16 (R8) между входом (объединенные затворы транзисторов VT3, VT4) и выходом первой комплементарной пары (объединенные стоки транзисторов VT3, VT4), для обеспечения линейного режима работы при малых уровнях усиливаемого сигнала, выход первой комплементарной пары соединен с входом второй комплементарной пары (объединенные затворы транзисторов VT5, VT6), для увеличения коэффициента усиления, выход которой (объединенные стоки транзисторов VT5, VT6) является выходом усилителя 2, истоки транзисторов VT3, VT5 подключены к плюсовой шине питания, а истоки транзисторов VT4, VT6 подключены к минусовой шине питания, выход усилителя 2 соединен с входом фильтра нижних частот - первый вывод резистора 21 (R9), второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора 23 (С3) и первым выводом резистора 22 (R10) второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора 24 (С4), вторые выводы конденсаторов 23, 24 (С3, С4) подключены к минусовой шине питания, второй вывод резистора 22 (R10) является выходом фильтра нижних частот, который подключен к первым выводам кварцевого резонатора 5 и нейтрализующего конденсатора 4.

Выход дифференциального каскада 1, точка объединения второго вывода резистора 9 (R3) и стока n-канального МОП-транзистора VT2, подключен к первому выводу конденсатора 6 (С2), второй вывод которого подключен к входу усилителя 2, конденсатор 6 (С2) используется для гальванической развязки входа усилителя 2 от выходных цепей дифференциального каскада 1.

Устройство работает следующим образом. Дифференциальный каскад 1 представляет собой усилитель, построенный из двух симметричных плеч, каждое из которых представляет собой самостоятельный усилительный каскад. Усилители связаны между собой истоками транзисторов VT1, VT2 и резистором 15. При полной симметрии все параметры левой половинки дифференциального каскада должны в точности равняться соответствующим параметрам правой половинки.

Формула изобретения

Генератор, содержащий электромеханический резонатор и нейтрализующий конденсатор, первые выводы которых соединены между собой, дифференциальный каскад на МОП-транзисторах с одинаковым типом проводимости, выход которого соединен со входом усилителя, который выполнен на двух комплементарных парах МОП-транзисторов, отличающийся тем, что дополнительно введен фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход соединен с общей точкой соединения первых выводов электромеханического резонатора и нейтрализующего конденсатора, при этом усилитель выполнен двухкаскадным, первый каскад которого охвачен отрицательной обратной связью, а в дифференциальный каскад дополнительно введены семь резисторов, первые выводы первого, второго, третьего и четвертого резисторов объединены между собой и подключены к плюсовой шине питания, а минусовая шина питания подключена к первым выводам пятого, шестого и седьмого резисторов, вторые выводы пятого и шестого резисторов подключены к затворам первого и второго МОП-транзисторов, ко вторым выводам четвертого и первого резисторов и ко вторым выводам электромеханического резонатора и нейтрализующего конденсатора соответственно, вторые выводы второго и третьего резисторов подключены к стокам МОП-транзисторов, истоки которых объединены между собой и подключены ко второму выводу седьмого резистора, выход усилителя является выходом устройства.

Рисунки



Патент «Однофазный вентильный электродвигатель»

(54) ОДНОФАЗНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники, а именно электрическим машинам, может быть использовано для промышленных механизмов, требующих регулирование скорости. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, - повышение кпд однофазного вентильного двигателя за счет обеспечения формирования максимального рабочего момента и пускового момента, а также формы тока, близкой к синусоиде, улучшение эксплуатационных характеристик двигателя, а также упрощение управления вентильным двигателем при одновременном его упрощении и уменьшении габаритов. Данный технический результат достигается тем, что схема управления однофазным вентильным электродвигателем, включающая транзисторный мостовой коммутатор, одна из диагоналей которого предназначена для подключения к обмотке, а вторая диагональ моста коммутатора подключена к источнику питания, управляющие входы коммутатора соединены с управляющим элементом, алгоритм работы которого обеспечивает возможность его работы в режиме широтно-импульсной модуляции, при этом согласно данному изобретению управляющий элемент включает микроконтроллерсдрайвером, точками соединения к диагонали транзисторного коммутатора и через нормализатор напряжения к двум входам микроконтроллера, третий вход которого подключен через нормализатор к положительному полюсу источника питания, выходы микроконтроллера подключены через драйвер к управляющим электродам транзисторного коммутатора с возможностью поочередного включения диагоналей к полюсам источника питания. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области электротехники, а именно электрическим машинам, может быть использовано для промышленных механизмов, требующих регулирование скорости.

Бесконтактные электромеханотронные устройства преобразования электрической энергии в регулируемую механическую используются во многих механизмах. Такие устройства могут быть выполнены на базе вентильных двигателей с постоянными магнитами, системы управления которых интегрированы с электрической машиной.

В ряде случаев возникает необходимость создания устройств с максимально возможным электромагнитным моментом при минимальных габаритах и ценовой стоимости двигателя. Такая задача может решаться на основе однофазных преобразователей со схемой управления минимумом электронных компонентов блока управления без применения явных датчиков положения ротора.

Пуск и рабочий режим однофазных вентильных двигателей возможен при условии предпусковой фиксации положения ротора в обесточенном состоянии.

У однофазного вентильного двигателя с постоянными магнитами на роторе при симметричном воздушном зазоре относительно продольной оси полюсов могут быть три пусковых состояния в зависимости от положения неподвижного ротора относительно статора: 1) не возникает пусковой момент, 2) пусковой момент недостаточен для приведения ротора в движение, 3) пусковой момент направлен в противоположную сторону от заданного направления движения.

Известен электродвигатель с постоянными магнитами на роторе, у которого воздушный зазор между каждым зубцом (полюсом) статора и постоянными магнитами ротора несимметричен относительно продольной оси каждого из зубцов (см. Кенио Т., Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. - М.: Энергоатомиздат, 1989, 184 с.). В этом случае неподвижный ротор может занимать такое определенное положение относительно зубцов статора, при котором угол между продольными осями зубцов и полюсов отличен от нуля. Однако такая конфигурация воздушного зазора связана с увеличением его магнитного сопротивления в пределах полюсного деления, что приводит к уменьшению магнитного потока полюса.

Второй недостаток этой конструкции - значительная силовая фиксация ротора в предпусковом положении, так как при этом возникает большой постоянный максимум реактивного момента при указанном положении ротора относительно статора, который накладывается на рабочий момент при дальнейшем вращении ротора. Это происходит и при вращении двигателя и с установившейся скоростью после окончания пуска, что приводит к двум нежелательным последствиям:

1) увеличению пускового тока двигателя,

2) повышенной вибрации работающего двигателя.

Известен вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь, с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы трех секций якорной обмотки которого объединены (см. авторское свидетельство СССР 1774455, кл. Н02Р 6/02, 1992).

Известна управляющая схема такого вентильного электродвигателя (авторское свидетельство СССР 1774455, кл. Н02Р 6/02,1992), которая включает двухполупериодный преобразователь частоты, выходы которого подключены к вторым выводам секций якорной обмотки соответственно, логический блок управления, выходы которого подключены соответственно к входам двухполупериодного преобразователя частоты, три компаратора с двумя входами каждый, выходы которых подключены соответственно к входам логического блока управления, причем в двигатель введены три интегрирующие цепи, первый вход i-го компаратора подключен к второму выводу секции якорной обмотки, а выход - к входу i-й интегрирующей цепи, выход i-й интегрирующей цепи подключен к второму входу 1-го компаратора, а первые выводы секции якорной обмотки подключены к общей шине вентильного электродвигателя, причем указанное подключение компараторов и интегрирующих цепей образует кольцевое соединение. Указанное соединение компараторов и интегрирующих цепей образует кольцевое соединение, что позволяет формировать сигналы управления ключами преобразователя 1 частоты в логическом устройстве 12 управления в пусковом и устойчивом режимах работы с меньшимдискретом. Уменьшаются пульсации электромагнитного момента, увеличивается пусковой момент, уменьшается время пуска и пульсации частоты вращения и вибрации. Таким образом осуществляют пуск электродвигателя в синхронном режиме, а работа его происходит по сигналам эдс в свободных от тока секциях обмотки якоря. Недостатком является невысокая точность определения момента коммутации силовых ключей, приводящая к снижению эксплуатационных качеств и ресурса работы. Кроме того, схема управления работой такого двигателя также достаточно сложна.

Наиболее близким к заявляемому однофазному вентильному электродвигателю является конструкция вентильного электродвигателя по патенту на полезную модель RU 12633 U1, H02K 29/00, опубл. 20.01.2000. Двигатель содержит ротор с постоянными магнитами разноименной магнитной направленности, выполненными в виде сегментов; статор имеет m-фазные (это может быть и однофазная) обмотки. Причем рабочая поверхность каждого из полюсов статора выполнена с возможностью образования несимметричного воздушного зазора между статором и ротором для создания магнитной асимметрии путем выполнения переменного радиуса внутренней расточки. Обмотка соединена с коммутатором схемы управления двигателем

Однако несимметричный воздушный зазор, образованный с помощью переменного радиуса расточки статора, без указания закономерности его изменения (то есть при всех варианта изменения радиуса) не позволяет достичь высокого пускового момента. Это объясняется тем, что в этом случае создаваемый эффект подмагничивания, который зависит от углового сдвига магнитных потоков статора и ротора, не всегда достаточен для создания максимального пускового момента.

Наиболее близкой к заявляемой схеме управления однофазным вентильным двигателем является описанная в этом же патенте схема управления вентильным двигателем. Схема содержит коммутатор, который имеет две диагонали, в каждую из которых включено по два транзистора, являющихся исполнительными элементами коммутатора и предназначенных для изменения направлениятока в обмотке. Управляющие электроды транзисторов коммутатора соединены с выходами датчика положения ротора, предназначенного для выдачи управляющих сигналов в систему управления в зависимости от положения ротора. Датчик положения ротора, предназначенного для выдачи управляющих сигналов в систему управления в зависимости от положения ротора, выполнен в виде неподвижно установленной обоймы на базе датчиков Холла и взаимодействует с постоянными магнитами ротора. В коммутатор включен транзистор, работающий в режиме широтно-импульсной модуляции в функции нагрузки вентильного двигателя, и диодный мост.

Схема является довольно сложной, содержит явный датчик положения ротора, что приводит к увеличению габаритов устройства.

Техническим результатом заявляемой конструкции однофазного вентильного электродвигателя является получение максимального пускового момента путем создания оптимального эффекта магнитной асимметрии.

Формула изобретения

1. Однофазный вентильный электродвигатель, содержащий подвижный ротор с постоянными магнитами разнонаправленного намагничивания в радиальном направлении, установленными на магнитопроводе на равном расстоянии друг от друга, и статор, выполненный с возможностью образования несимметричного воздушного зазора переменной величины между полюсной поверхностью каждого из его полюсов с размещенной на них обмоткой и постоянным магнитом ротора для создания магнитной асимметрии при взаимодействии магнитов и обмотки, причемобмотка подключена к одной диагонали транзисторного мостового коммутатора, вторая диагональ которого подключена к источнику питания, управляющие входы коммутатора соединены с управляющим элементом, алгоритм работы которого обеспечивает возможность его работы в режиме широтно-импульсной модуляции, отличающийся тем, что управляющий элемент включает микроконтроллер с драйвером, а полюсная поверхность каждого из полюсов статора выполнена со скосом с возможностью образования воздушного зазора, величина которого соответствует выражению:

 при0<b<0,95b_p,

а со стороны сбегающего края скоса на полюсной поверхности каждого полюса выполнен выступ с возможностью образования воздушного зазора, величина которого соответствует выражению:

₂=2Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

_min, при 0,95b_p<b<b_p,

где _min - минимальное значение зазора, равное 0,5-0,8 мм,

b_р - полная ширина профиля полюса статора,

b - текущее значение ширины профиля полюса статора, обмотка включает полуобмотки, каждая из которых размещена на каждом втором полюсе, соединенные параллельно разноименными выводами и подключенные точками соединения к диагонали транзисторного коммутатора и через нормализатор напряжения к двум входам микроконтроллера, третий вход которого подключен через нормализатор к положительному полюсу источника питания, выходы микроконтроллера подключены через драйвер к управляющим электродам транзисторного коммутатора с возможностью поочередного включения диагоналей к полюсам источника питания.

2. Вентильный электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что нормализатор выполнен в виде трех резисторных делителей напряжения, входы двух из которых подключены к диагонали тиристорного моста, а через средние точки резисторов этих делителей нормализатор подключен к входам микроконтроллера.

3. Вентильный электродвигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для регистрации выхода питающего напряжения за допустимые пределы третий вход микроконтроллера подключен к источнику питания путем подсоединения его к средней точке соединения подключенных к положительному полюсу источника питания резисторов, составляющих третий делитель нормализатора.

4. Вентильный электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что микроконтроллер выполнен с возможностью осуществления алгоритма работы, включающей возможность формирования близкой к синусоиде формы тока в обмотке.

Рисунки

Размещено на Allbest.ru