СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО РАЗЛИЧНЫХ ПОМЕХ

Ямашкин С.А.

Аннотация
Очень часто возникает задача передачи данных из одной точки в другую. При этом нет возможности проложить отдельную линию связи, либо воспользоваться беспроводными решениями. В тоже время практически везде присутствуют линии электропередач. Острая необходимость исследования влияния помех на передачу электрического сигнала обуславливает актуальность нашего исследования.

Цель работы – разработать модель реального электрического сигнала, который в отличие от идеального содержит помехи.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Ямашкин С.А. Создание модели электрического сигнала при воздействии на него различных помех // Современные научные исследования и инновации. 2012. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2012/01/6748 (дата обращения: 29.09.2017).

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1)      изучить основные виды помех, такие как

    • отклонение напряжения
    • колебания напряжения
    • несинусоидальность напряжения
    • несиммертия трехфазной системы напряжения
    • отклонение частоты сигнала

2)      создать модель электрического сигнала

Для реализации поставленной цели, в качестве инструмента для построения модели электрического сигнала, нами была выбрана среда разработки MATLAB, которая позволяет создать удобный интерфейс для генерации различных помех.

1 Идеальный сигнал

Идеальный сигнал характеризуется гармоническими колебаниями величины напряжения. Соответственно его основными характеристиками являются величина амплитуды, частоты и фазового сдвига (рисунок 1).

 идеальный сигнал

Рисунок 1 – Идеальный сигнал

 2 Влияние помех

Реальный сигнал в реальной электрической сети существенно отличается от идеального. Главным образом отличия сводятся наличию различных помех. Для того, чтобы корректно смоделировать реальный сигнал с различными действующими помехами, рассмотрим каждую из них более подробно.

Перейдем к рассмотрению различных видов помех.

 

2.1 Отклонение напряжения

Непрерывное изменение электрических нагрузок в распределительных и питающих сетях приводит к непрерывному изменению падений и потерь напряжения в них. Вследствие этого во всех пунктах сетей непрерывно изменяются значения отклонений напряжения.

Нормируемый показатель: установившееся отклонение напряжения ΔU = | U – Uном |

Временной график сигнала с действующей помехой  типа  «отклонение напряжения» приведен на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Сигнал с отклонением напряжения

 

2.2 Колебания напряжения

Причины выхода показателей за пределы норм состоят в использовании электроприемников с быстропеременными режимами работы, сопровождающимися резкими изменениями мощности (главным образом реактивной) нагрузки.

Нормируемые показатели:

  • размах изменения напряжения  δV = Umax – Umin
  • доза фликера.

Сигнал с действующей помехой  типа  «отклонение напряжения» приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Сигнал с колебанием напряжения

 

2.3 Несинусоидальность напряжения

Нормируемые показатель – коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения:

где    Ui   – амплитудное значение напряжения  i-й  гармоники; Причины выхода показателей за пределы норм состоят в использовании различных нелинейных электроприемников, таких как: вентильные преобразователи, преобразователи частоты, бытовая техника.

  Рисунок 4 – Кратковременные искажения формы сигнала (высокочастотные помехи длительностью менее одного периода)

 

2.4 Несимметрия трехфазной системы напряжения

Причины выхода показателей за пределы норм состоят в использовании различных несимметричных или однофазных электроприемников. Несимметричные токи нагрузки, протекающие по элементам системы электроснабжения, вызывают в них несимметричные падения напряжения.

Нормируемые показатели:

  • коэффициент несимметрии  напряжений по обратной последовательности:

  • коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности:

Рисунок 5 – Длительные искажения формы сигнала, обусловленные

несинусоидальной формой осциллограммы напряжения

 

2.5 Отклонение частоты

Нормируемый показатель: отклонение частоты Δf = f – fном

Причина выхода показателя за пределы норм заключается в изменении величин генерируемой и (или) потребляемой мощности в энергосистеме.

Отклонения частоты отрицательно влияют на работу телевизионных приемников, вызывая яркостные и геометрические фоновые искажения телевизионного изображения.

 

Рисунок 6 – Отклонение частоты исследуемого сигнала

Заключение 

В данной работе было исследовано влияние различных помех на сигнал, а так же построена модель в системе MATLAB, дающая наглядную характеристику проблемы.

Мы изучили воздействие таких видов помех, как отклонение напряжения,  колебания напряжения, несинусоидальность напряжения,  несиммертия трехфазной системы напряжения, отклонения частоты, обозначили причины их возникновения, выделили нормируемые показатели.

Наша работа в очередной раз показала, что при исследованиях подобного рода целесообразно прибегнуть к методу моделирования. По сравнению с множеством других методов он имеет огромное преимущество, ведь изучение реальной электросети очень опасно и трудоемко.

Данная работа может с успехом найти применение в учебных целях. Так же создана отличная платформа для новых исследований данного вопроса. Созданная модель может быть многогранно улучшена и доработана, в зависимости от определенных требований.


Библиографический список
  1. Панкратов, М.В. Создание модели электрического сигнала с использованием программного комплекса LABVIEW / М.В. Панкратов, А.А. Аббакумов, В.В. Акинин – Саранск – 12с.
  2. Боровиков, В.А. Электрические сети и системы / В.К.Косарев, Г.А.Ходот – М., Энергия, 1968.–431с.
  3. Векслер, Г.С. Подавление электромагнитных помех в цепях электропитания / Г.С.Векслер, В.С.Недочетов – К.: Тэхника, 1990.–167с.
  4. Дрехслер, Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке / Р.Дрехслер; перевод. с чешск.  – Энергоатомиздат, 1985.–112с.
  5. Дьяченко, К.П.  Электрические измерения: учеб.  пособие для втузов / К.П.Дьяченко, Д.И.Зорин, П.В.Новицкий – М., Высшая школа, 1972.– 520с.
  6. Сапунов, М. Вопросы качества электроэнергии / Новости электротехники.– 2001.– №4. С.8-10


Все статьи автора «Stanislav Yamashkin»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

2 комментариев к “Создание модели электрического сигнала при воздействии на него различных помех”

  1. 20.04.2013 в 18:30

    Здравствуйте, можно как нибудь получить созданную вами модель?

  2. 04.10.2014 в 12:40

    Здравствуйте!
    Я хочу вас попросить выслать мне модель вашей работы!

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: