Цифровые электротехнические комплексы контроля количества электричества при протекании тока в электрохимических устройствах

• Автор: Сысолятин, Виктор Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Применение электрохимических технологий в различных отраслях промышленности
1.2. Химические источники тока и их характеристики
1.3. Обзор и анализ технических средств, применяемых для исследования электрохимических процессов
1.4. Общие вопросы построения цифровых электротехнических комплексов для исследования электрохимических процессов:
1.4.1. Порядок преобразования входных сигналов датчиков и построение структурной схемы системы
1.4.2. Основные требования к элементам системы
1.4.3. Вопросы построения алгоритмов управляющих программ, определение частоты дискретизации и оценка погрешности
1.5. Цель и задачи исследования
Выводы
ГЛАВА 2. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРИНЦИП ИМПУЛЬСНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ ТЕКУЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ СИГНАЛА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ТОКА С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕКУЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
2.1. Принцип квантования по вольт-секундной площади аналогового сигнала с микроконтроллерным управлением. Структурная схема импульсного интегратора с программным управлением
2.2. Принципиальная схема импульсного интегратора с программным управлением, выбор его параметров и оценка погрешности:
2.2.1. Принципиальная схема импульсного интегратора с программным управлением, выбор его параметров
2.2.2. Оценка предельной относительной погрешности аналогово-цифрового
квантования количества электричества
2.3. Алгоритм управляющей программы
Выводы
ГЛАВА 3. ДОЗИРОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В УСЛОВИЯХ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ТОКА ПРИ ЗАРЯД-РАЗРЯДНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ХИТ
3.1. Эффективность использования режима деполяризации при заряде
3.2. Программное управление режимом заряда ХИТ в условиях реверсирования тока
3.3. Цифровой контроль и дозирование количества электричества в условиях
реверсирования тока
4. Предельная относительная погрешность определения текущего значения
количества электричества при реверсировании тока
Выводы
ГЛАВА 4. ВОПРОСЫ КОНТРОЛЯ БАЛАНСА КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ХИТ В СИСТЕМЕ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
4.1. Режимы работы ХИТ системы энергообеспечения транспортного средства
4.2. Моделирование процесса разряда ХИТ при электростартерном пуске двигателя внутреннего сгорания
4.3. Построение системы контроля текущего баланса количества электричества при эксплуатации ХИТ на транспортном объекте
4.4. Алгоритм управляющей программы микроконтроллера и его верификация
4.5. Определение предельной относительной погрешности при контроле баланса количества электричества

Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ /АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ/

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Широкое применение электрохимических технологии в различных отраслях промышленности обуславливает необходимость непрерывного контроля широкого спектра параметров при протекании технологических процессов, что позволяет обеспечить необходимый для них режим работы, а так же оказывать влияние на экономическую эффективность производства. Например, в гальванотехнике для получения плотных мелкозернистых и равномерных по толщине покрытий необходимо применять специальные условия протекания электролиза. В этом случае контролю подвергаются характеристики, имеющие как электрическую, так и неэлектрическую природу.
При соблюдении технологии электрохимического процесса важную роль приобретает контроль электрических характеристик. Так, например, при электрохимическом производстве металлов или газов, а так же в гальваностегии, при осаждении материала на металлические поверхности гальванических покрытий, для управления процессами электролиза возникает потребность в современных автоматических программируемых средствах контроля количества электричества, отданного в нагрузку. Важнейшим разделом применения электрохимических технологии является производство и эксплуатация химических источников тока. В настоящее время широко распространены технические устройства и приборы различного назначения, которые требуют для своей работы применения химических источников тока (ХИТ). При этом следует отметить, что в реальных условиях практически невозможно обеспечить оптимальные

- позволяют измерять токи порядка 106 ампер;
- имеют гальваническая развязка;
- обладают высоким быстродействием;
- вносят малую погрешность измерений.
Наряду с достоинствами существуют недостатки, ограничивающие их широкое применение, - это сложность технологии производства и, как следствие, высокая стоимость магнитооптических датчиков.
Для измерения тока широко применяют датчики, которые основаны на использовании эффекта Холла [134].
Эффект Холла возникает при протекании тока в тонкой полупроводниковой пластинке или пленке, находящейся в магнитном поле с индукцией, направленном перпендикулярно ее поверхности. При этом сила Лоренца /у, действует перпендикулярно направлению движения носителей заряда и перпендикулярно направлению магнитного поля [95].
В результате электроны отклоняются к одной из продольных граней, благодаря чему она заряжается отрицательно, а противоположна грань положительно. Таким образом, возникает поперечное электрическое поле, которое называют полем Холла с напряженностью Ех.
ЭДС Холла, действующая на измерительных электродах, определяется выражением:
тт _ „^Ввта
(1.13)
где Я- постоянная Холла, зависящая от материала полупроводника;
Ь-толщина пластины;
10-продольный ток;
В - индукция магнитного поля;
а - угол между нормалью п0, проведенной к пластине, и вектором магнитной индукции.
Для уменьшения методической погрешности, связанной с позиционированием пластины полупроводника относительно проводника с