CC BY
3УДК 621.311.6
А.Ю. Семененко, А.С. Гладких
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: kletn@yandex.ru
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УНИВЕРСАЛЬНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ
Разработка направлена на создание универсального лабораторного блока питания для использования в морских условиях, где есть риск повреждения из-за качки и суровых условий эксплуатации. Разработка и внедрение мощного универсального блока питания для широкого спектра устройств в различных условиях эксплуатации является актуальной задачей. Это повлияет на снижение числа аварийных ситуаций на судах, связанных с выходом радиооборудования из состава, а также повысит безопасность мореплавания.
Ключевые слова: блок питания, радиотехническое устройство, техническая эксплуатация, надежность, безопасность мореплавания.
A.Yu. Semenenko, A.S. Gladkikh
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: kletn@yandex.ru
DEVELOPMENT AND RESEARCH OF UNIVERSAL POWER SUPPLY
OPERATING MODES
The development is aimed at creating universal laboratory power supply for use in marine environments, where there is a risk of damage due to pitching and harsh operating conditions. The development and implementation of powerful universal power supply for a wide range of devices under various operating conditions is an urgent task. This will have an impact on reducing the number of emergencies on ships associated with radio equipment breaking down, and will also increase the safety of navigation.
Key words: power supply, radio device, radio equipment, technical operation, reliability, navigation safety.
Обучение начинающих радиоспециалистов - ответственное дело, для решения которого требуется использовать современные технические средства, применять современные методы устранения неполадок в радиотехнических устройствах. Внедрение проектируемого устройства -универсального лабораторного блока питания - направлено на использование при устранении неполадок и во время ремонта на судне, а также для демонстрации процессов, протекающих во время эксплуатации в судовой радиоаппаратуре [1, 2].
По требованиям технических регламентов инженеры и специалисты в сфере эксплуатации технического оборудования, а также слушатели, проходящие повышения квалификации и профессиональной переподготовки, должны иметь навыки решения практических задач по анализу аварийных ситуаций и устранению их последствий. Радиоспециалист обязан уметь определить неисправные участки и предпринимать действия по их устранению, управлять и владеть ситуацией при работе с оборудованием, должен выполнять безопасное техническое обслуживание и использование, обязан быстро находить неисправность как причину выхода радиооборудования из строя [3].
Таким образом, предотвращение аварийных ситуаций на судах, возникающих в процессе эксплуатации из-за некомпетентных действий персонала является актуальной задачей. Многоцелевой лабораторный блок питания направлен на решение этих проблем за счет возможностей устройства по определению принципов работы узлов судовой радиоаппаратуры, единого
устройства, а также за счет решения задачи запуска и выхода на обычные режимы эксплуатации. Разрабатываемый универсальный блок питания направлен на отработку аварийных ситуаций, таких как короткое замыкание, превышенное напряжение. Использование этих функций позволяет в процессе подготовки специалистов привить им навыки, нужные для безаварийной эксплуатации, а также для правильного принятия решений в нештатных ситуациях с целью обеспечить безопасность и снизить экономические потери [4, 5].
Новизна разработки заключается в большой надежности и работоспособности. В блоке питания применены высококачественные компоненты, которые дают блоку большой запас по мощности радиокомпонентов. Отличие от существующих лабораторных блоков питания заключается в том, что обычные блоки питания не предназначены для эксплуатации в морских условиях. Предлагаемый лабораторный блок питания, благодаря качественному ШИМ-контроллеру, способен стабильно отрабатывать необходимые защиты. При выходе из строя одного из узла платы его легко заменить неопытному радиоспециалисту [6, 7].
На рис. 1 продемонстрирован результат разработки основных частей устройства.
Рис. 1. Общий вид универсального блока питания: а - панель приборов и индикаторов; б - модель платы управления
Для обеспечения профессиональных навыков при подготовке радиоспециалистов в том числе предусматривается их фактическая подготовка. Большинство устройств предназначено для отработки определенных стандартных действий в экстренных ситуациях. Требуется разработка устройства с возможностью широкого моделирования нестандартных ситуаций, последующего анализа и устранения исходных причин. При разработке универсального блока питания реализованы возможности исследования и испытания готового образца, а также выявление замечаний и неполадок после испытаний. Для изготовления универсальных элементов блока питания была применена 30-печать элементов и оценены прочностные характеристики полученных изделий. Устранение замечаний позволило перейти к следующим этапам разработки для создания в итоге готового прототипа устройства.
В результате испытаний были оценены отклонения от нормального режима работы, проведены проверки и определены фактические рабочие установки и их соответствие токовым характеристикам. Проведены тесты, которые заключались в многократном выполнении цикла «изменения напряжения» с последующей проверкой изменения параметров нагрузки. Устойчивость к параметрам короткого замыкания - данный этап электроизмерительных испытаний предназначался для наглядной работы устройства после пропускания через его контакты мощности короткого замыкания.
В результате исследований образцовой модели и визуального исполнения испытуемых узлов платы получен результат по режимам работы, отработаны разные смоделированные ситуации, и проведена работа по устранению замечаний. Адаптировано и исследовано техническое
устройство блока питания для отработки практических навыков обучающихся с использованием рабочего образца понижающего модуля [8, 9].
Разработка и испытания были осуществлены с помощью ПО Еа8уЕЭЛ. Результаты испытаний показаны на рис. 2 и 3.
б в
Рис. 2. Результаты, полученные при моделировании испытаний ПУ: а - скорость открытия ключей; б - ток открытия затвора; в - часть схемы согласования тока
Рис. 3. Частота работы ШИМ-контроллера в нормальном режиме
В целом испытания прошли успешно, установка подтвердила свою функциональность, выходные контакты сохранили свою работоспособность, и стандартное сопротивление контактов осталось в пределах нормы.
Полученные результаты испытаний в номинальных режимах и характеристики испытаний при моделировании работы асинхронного двигателя ТСЭ (рис. 2 и 3) позволили оценить выходные параметры системы и выявили замечания и проблемы. После устранения этих замечаний возможен переход к следующему этапу разработки и создания готового прототипа устройства на основе полученных данных [10].
Стоит отметить, что универсальные блоки питания также могут быть использованы для ремонта устройств технической периферии. Обычной задачей универсального блока питания является постоянное электроснабжение судовых радиоустройств необходимой мощностью. Исследования универсального блока питания подтвердили работоспособность устройства, а также определили его значение в вопросах обеспечения надежности и безопасности эксплуатации радиооборудования в судовых условиях [11, 12].
Уровень ответственности корабельного блока питания требует большой надежности радиоэлементов управления блоком питания. При этом важную роль в обеспечении качественной эксплуатации блока питания и надежности его работы играют навыки радиоспециалистов с соответствующим уровнем их подготовки.
Литература
1. Международная конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты / Международная морская организация. - Лондон: ИМО, 2013. - 413 с.
2. Белов О.А., Толстова Л.А Моделирование процесса обучения курсантов для формирования навыков технической эксплуатации // Вестник Государственного морского университета имени адмирала Ф.Ф. Ушакова. - 2016. - № 3 (16). - С. 78-81.
3. Белов О.А.Оценка технической готовности системы с учетом влияния человеческого фактора // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2014. - № 30. -С. 11-16.
4. Молочкова И.Д. Тренажерная подготовка. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2006. - 26 с.
5. Молочкова И.Д. Автоматизация судовой электростанции. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2006. - 84 с.
6. Белов О.А.Техническое обеспечение морских судов как фактор эффективной и безопасной эксплуатации морского транспорта // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Четвертой междунар. науч.-техн. конф. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2022. - С. 5-9.
7. Белов О.А.Аналитический обзор факторов эффективной эксплуатации морского транспорта // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы междунар. науч.-техн. конф.: в 2-х частях. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2019. -Ч. 1. - С. 5-9.
8. Сивоконь В.П., Лапшов Д.В., Белов О.А. Диагностические признаки нестандартного проявления нелинейности в электрических сетях // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2019. - № 48. - С. 18-27.
9. Белов О.А. Интегрированные системы технической диагностики электроустановок // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2013. - № 25. - С. 5-8.
10. Белов О.А., Марченко А.А., Труднев С.Ю. Анализ расчетно-аналитических методов прикладных задач технической безопасности // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2015. - № 4. - С. 7-15.
11. Белов О.А., Зайцев С.А. К вопросу оценки безопасности морских судов камчатского флота // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое. Материалы X Нац. (всерос.) науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2019. -С. 80-83.
12. Пантина А.И., Белов О.А. Контроль технического состояния судовых асинхронных двигателей на основе характеристик внешнего электромагнитного поля // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2017. - Т. 13, № 1. - С. 32-36.
