Принцип работы фазовращателя

Для чего нужны фазовращатели

ФАЗОВРАЩА́ТЕЛЬ — уст­рой­ст­во для из­ме­не­ния фа­зы элек­трических (элек­тро­маг­нит­ных) ко­ле­ба­ний. При­ме­ня­ет­ся в ав­то­ма­ти­ке, пре­об­ра­зо­вательной, из­ме­рительной и СВЧ-тех­ни­ке для из­ме­не­ния фор­мы вход­но­го сиг­на­ла, ком­пен­са­ций фа­зо­вых ис­ка­жений сиг­на­лов, фа­зо­вой мо­ду­ля­ции, соз­да­ния за­дан­ных фа­зо­вых сдви­гов сиг­на­лов в ко­ге­рент­ных ра­дио­сис­те­мах (напр., в фа­зи­ро­ван­ных ан­тен­ных ре­шёт­ках) и др.

• Для чего нужны фазовращатели
• Для чего необходима система изменения фаз газораспределения
• Системы изменения фаз газораспределения
• Фазовращатели ГРМ
• Система ступенчатого изменения фаз газораспределения
• Трехступенчатое регулирование фаз газораспределения
• Системы изменения фаз газораспределения
• Источники:

Большинство современных ДВС все более активно получают систему изменения фаз газораспределения.

Фиксированные фазы газораспределения заставляют конструкторов ДВС проектировать мотор так, чтобы присутствовала уверенная тяга в диапазоне низких и средних оборотов, но при этом оставался запас мощности для поддержания набранной скорости и дальнейшего ускорения автомобиля при выходе ДВС на режимы около зоны максимальных оборотов. 

Система изменения фаз газораспределения VVT (англ. Variable Valve Timing) создана для динамичной корректировки рабочих параметров механизма газораспределения.

Данное управление осуществляется с учетом различных режимов работы силового агрегата.

Эта система позволяет добиться повышения мощности мотора и моментной характеристики. Она обеспечивает экономию горючего, а также снижает токсичность выхлопных газов в процессе работы двигателя.

Кроме этого, она влияет на основные параметры работы газораспределительного механизма. К таким параметрам относят моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, длительность времени открытия клапана и высоту его подъема.

От этого зависит продолжительность такта впуска и выпуска, что выражается тем углом, на который повернут коленчатый вал двигателя по отношению к мертвым точкам (ВМТ и НМТ) во время движения поршня в цилиндре. Форма кулачка распределительного вала определяет фазу газораспределения, так как указанный кулачок оказывает прямое воздействие на впускной или выпускной клапан ГРМ.

Для чего необходима система изменения фаз газораспределения

В режиме холостого хода наиболее рациональными становятся «узкие» фазы газораспределения, под которыми понимается позднее открытие и ранее закрытие клапанов. При этом исключается перекрытие фаз, под которым понимается время одновременного открытия впускного и выпускного клапана. Это необходимо для того, чтобы исключить попадание выхлопных газов во впуск и выброс топливно-воздушной смеси в выпускной коллектор.

Выход мотора на режим максимальной мощности означает повышение оборотов, так как распредвал крутится быстрее и время открытия клапанов сокращается. Для того чтобы не терялась мощность и крутящий момент на высоких оборотах сохранялся, в двигатель должно поступать намного больше топливно-воздушной смеси, а выпуск отработавших газов должен быть реализован максимально эффективно. Задача решается путем раннего открытия клапанов и увеличения времени их открытия, делая фазу «широкой». Фаза перекрытия также расширяется до максимума с ростом оборотов, что необходимо для качественной продувки цилиндров.

Если мотор работает на низких оборотах, нужны максимально короткие фазы газораспределения.

Время открытия клапана должно быть увеличено до максимума, параллельно обеспечивая такты впуска и выпуска, а также эффективное перекрытие.

Сам кулачок распредвала имеет форму, которая способна обеспечить как реализацию узкой, так и широкой фазы.

Проблема заключается в том, что фиксированная форма кулачка не позволяет одновременно добиться узких и широких фаз газораспределения. 

Системы изменения фаз газораспределения

система поворота распредвала;

кулачки распредвала с различным профилем;

система изменения высоты подъема клапанов;

система на основе гидроуправляемой муфты;

муфта гидроуправляемая.

Работа указанных выше систем основывается на небольшом повороте распредвала по ходу его вращения. Такой способ позволяет добиться раннего открытия клапанов сравнительно с их базовым начальным положением.

Поворот распредвала осуществляется при помощи электроники управления и гидравлики, а сама система чаще всего затрагивает только впускные клапаны. Рост оборотов ДВС приводит к тому, что фазовращатель осуществляет проворот распредвала по ходу его вращения, впускные клапана открываются раньше и цилиндры намного более эффективно наполняются рабочей смесью в режиме высоких оборотов.

Данная муфта конструктивно включает в себя:

ротор, который соединен с распредвалом;

корпус, которым выступает шкив привода распредвал.

В определенные полости, которые расположены между ротором и корпусом-шкивом, попадает моторное масло из системы смазки ДВС. Масло в муфту подается по особым каналам. Когда моторное масло заполняет одну или другую полость муфты, осуществляется поворот ротора по отношению к корпусу. Этот поворот ротора означает, что и распределительный вал будет повернут на необходимый угол.

Чаще всего местом установки гидроуправляемой муфты становится привод того распределительного вала, который отвечает за работу впускных клапанов. Встречаются также конструкции ДВС, когда подобные муфты-фазовращатели стоят как на впускном распредвале, так и на выпускном. Данное решение позволяет шире и эффективнее регулировать параметры работы ГРМ на впуске и выпуске, но усложняет механизм.

Фазовращатели ГРМ

Электронное управление автоматически регулирует работу гидроуправляемой муфты.

Система такого управления включает в себя:

группу входных датчиков;

электронный блок управления;

список исполнительных устройств.

Система управления получает показания от датчика Холла, который производит оценку положения распредвалов. Дополнительно задействованы и другие датчики, которые используются ЭБУ для управления работой всего двигателя.

К таковым относят датчик, измеряющий частоту вращения коленвала, температурный датчик охлаждающей жидкости (ОЖ), датчик расхода воздуха и другие. Сигналы от этих датчиков подаются в ЭБУ, который после отправляет соответствующий сигнал на специальное управляющее (исполнительное) устройство.

Таким устройством, на которое воздействует электронный блок управления двигателем, является электромагнитный клапан (электрогидравлический распределитель). Клапан представляет собой распределитель, который при необходимости открывает доступ потоку моторного масла к гидроуправляемой муфте, а также реализует отвод масла от фазовращателя. Это зависит от того, в каком режиме работает силовой агрегат.

Данная схема изменения фаз газораспределения с использованием муфты задействуется в момент работы двигателя на холостом ходу, (мотор работает на самых низких оборотах), в режиме максимальной мощности на высоких оборотах, а также в том режиме, когда осуществлен выход ДВС на максимум крутящего момента.

Система ступенчатого изменения фаз газораспределения

Здесь используются решения, основанные на использовании кулачков распредвала разной формы. Благодаря такому способу удается достичь ступенчатого изменения момента времени, на который открывается клапан, а также изменить саму высоту подъема клапанов. Распределительный вал в таких системах управления фазами газораспределения выполнен так, что имеет сразу два кулачка малого размера, а также один кулачок большего размера. Меньшие кулачки при помощи специального рокера (коромысла) соединяются с впускными клапанами. Большой кулачок отвечает за перемещение одного незадействованного коромысла.

Трехступенчатое регулирование фаз газораспределения

Такая система позволяет переключаться с малых кулачков на большой зависимо от режима работы ДВС. Переход между режимами достигается благодаря тому, что происходит срабатывание специального механизма блокировки. Указанный блокирующий механизм основан на гидравлическом приводе.

Когда мотор работает на низких оборотах и при незначительной нагрузке, впускные клапаны приводятся в действие малыми кулачками распределительного вала, фазы газораспределения в таком режиме имеют небольшую продолжительность (узкая фаза).

Если двигатель раскручивается до определенных оборотов, система управления активирует механизм блокировки. В результате происходит соединение коромысел малых и большого кулачков, что обеспечивает жесткость конструкции. Соединение происходит при помощи особого стопорного штифта, а усилие на впускные клапаны начинает поступать от единственного большого кулачка. Малые кулачки распредвала на высоких оборотах двигателя становятся неактивными.

Выход на режим максимальных оборотов заставляет впускные клапаны работать от центрального кулачка большого размера. Указанный кулачок имеет особый профиль, который специально подобран для достижения максимального подъема клапанов, что означает повышение отдачи от ДВС на мощностных режимах работы агрегата. Такой подход значительно расширил возможности управления параметрами ГРМ для эффективного регулирования работы двигателя на различных режимах.

Системы изменения фаз газораспределения

В обычном двигателе фазы газораспределения определяются формой кулачка распределительного вала и остаются неизменными во всех диапазонах работы двигателя. Однако постоянные фазы газораспределения не позволяют создавать оптимальные процессы смесеобразования.

Чтобы варьировать фазами газораспределения, необходимо изменять положение распределительного вала относительно коленчатого.

Холостой ход. На этом режиме работы следует устанавливать такой угол поворота распределительного вала, который соответствует самому позднему началу открытия впускных клапанов (максимальный угол задержки, при минимальном перекрытии клапанов). Этим обеспечивается минимальное поступление отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя и снижение расхода топлива.

Режим низких нагрузок. Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации поступления отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя.

Режим средних нагрузок. Перекрытие клапанов увеличивается, что позволяет снизить «насосные» потери, при этом часть отработавших газов поступает во впускной трубопровод, что позволяет снизить температуру рабочего цикла и вследствие этого содержание оксидов азота в отработавших газах.

Режим высоких нагрузок при низкой частоте вращения коленчатого вала. На этом режиме обеспечивается раннее закрытие впускных клапанов, что обеспечивает увеличение крутящего момента. Небольшое или нулевое перекрытие клапанов заставляет двигатель бо­лее четко реагировать на изменение положения дроссельной заслонки, что, например, очень важно в транспортном потоке.

Режим высоких нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала. Для того чтобы получить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала, необходимо перекры­тие клапанов около ВМТ с большим углом поворота коленчатого вала. Это связано с тем, что мощность в наиболь­шей степени зависит от максимально возможного количества топливно-воздушной смеси, попадающей в цилиндр за ко­роткое время, но, чем выше частота вращения, тем меньше время, отводимое на заполнение цилиндра.

Главными задачами системы изменения фаз газораспределения являются:

• улучшение качества работы двигателя на холостом ходу
• снижение расхода топлива
• оптимизация крутящего момента в области средних и высоких частот вращения коленчатого вала
• увеличение внутренней рециркуляции отработавших газов с сопутствующим ей снижением температуры газов при сгорании и уменьшением выброса оксидов азота
• увеличение мощности в области высоких частот вращения коленчатого вала

Источники:

• Drive2. ru
• bigenc.ru
• DRIVE2
• studopedia.org
• VipWash.ru
• Устройство автомобиля
• Студопедия
• Gufo.me

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 7 чел.
Средний рейтинг: 3.9 из 5.

Что такое фазовращатель в двигателе?

Эффективность ДВС во многом зависит от того, насколько хорошо отводятся отработанные газы и подается свежая воздушная смесь. Этим занимается ГРМ, и при хорошей настройке механизм показывает хорошие результаты. Однако повышение мощности и эффективности движка требует применения усовершенствованных узлов, и именно таким является фазовращатель.

Зачем нужен фазовращатель и что это такое

Не секрет, что инженеры берут усредненные показатели при проектировании любого двигателя. Это значит, при любых оборотах обычного двигателя время открытия впускного и выпускного клапанов останется одинаковым. Это значительно сокращает затраты на производство, но высокой эффективность подобный движок похвастаться не сможет.

Фазовращатель устанавливается для того, чтобы регулировать время открытия и закрытия клапанов, а также добиться отсутствия перекрытия – одновременного открывания обоих видов клапанов. Это муфта, которая устанавливается на конец распредвала и немного сдвигает его, позволяя открывать клапана в определенный момент. Может устанавливаться на оба распредвала либо же только на один. Управлением занимается бортовой компьютер.

Основные конструкции фазовращателя

Предназначение у любого фазовращателя одинаковое, а вот конструкция может быть разная:

• гидравлические. Имеет муфту со смещающимися корпусом и ротором. Подключается к системе смазывания мотора, в зависимости от накачки масла поворачивает распредвал;
  
• с разными кулачками. У этой системы разные профиля кулачков на распредвалу для каждого газоотводного клапана, а также разные коромысла. При повышении оборотов разница уменьшается, а ширина фазы уменьшается;
  
• система MultiAir. У такой конструкции впускного распредвала нет вообще, а наличный на выпуске вал управляет обоими процессами: выпуском механически, а впуском – посредством электро- гидравлической системы.
  

Система распределения газов без валов

Есть фазовращатель, у которого нет не только распределительных валов, но и дросселя, и привода ГРМ в виде цепи или ремня. Положение клапанов регулируется датчиком движения и пневматической пружиной с электромагнитным приводом. Каждый клапан регулируется бортовым компьютером отдельно, скорость реакции очень большая, а смещение положения может быть любым. В результате работе клапанов впуска и выпуска газов регулируется очень точно. Пока такая система очень дорогая и встречается только в суперкарах.

В магазине «Питстор» в продаже найдутся качественные расходные жидкости в виде моторного и трансмиссионного масла, омывателей и прочей автохимии, которая поможет поддерживать любой автомобиль в исправном рабочем состоянии. У нас можно купить по отличной цене и другие мелкие предметы, нужные для ухода за машиной, скрытия внешних повреждений и украшения экстерьера. Загляните в каталог – и вы точно не останетесь разочарованными ни качеством наших товаров, но их привлекательной стоимостью!

Микроволны101 | Фазовращатели

Нажмите здесь, чтобы узнать о компромиссе между TDU и фазовращателями (новинка мая 2019 г.!)

На рисунке выше показан микрополосковый фазовращатель примерно 1969 года, изобретенный Робертом Фельзенхельдом. В то время как другие были в Вудстоке, купаясь нагишом и наблюдая, как Алан Уилсон из Canned Heat прохрипел «Going up the Country», Фельзенхельд работал в ITT в Натли, штат Нью-Джерси, и писал этот патент. То, что осталось от ITT Nutley, теперь является частью Harris, если вам нравится следить за старыми шильдиками. Фазовращатель представляет собой четырехразрядный цифровой блок, использующий последовательно переключаемые линии. Это, вероятно, обеспечивает большую временную задержку, чем постоянный фазовый сдвиг по частоте, но вам придется проанализировать, каковы эффекты нагрузки пути ACB на основном пути, когда диоды CR1 и CR8 включены.

Одна забавная вещь об изображении. заключается в том, что чертежник не понял, что конденсаторы С6, С7, С8 и С9должны быть шунтированы с линиями смещения постоянного тока диода, а не последовательно. Эти конденсаторы должны быть заземлены, чтобы образовать ВЧ заземление, которое блокирует выход сигнала из линий управления. В то время не было деталей для поверхностного монтажа, поэтому у конденсаторов с осевыми выводами (возможно, 10 или 100 пФ) один вывод припаивался к дорожке, а другой проходил через просверленное отверстие в плате и припаивался к задней стороне (с выводами). обрезать как можно короче!) Также можно было бы сделать ВЧ-заземление с четвертьволновым шлейфом разомкнутой цепи , чтобы избежать сверления отверстия. Спасибо Уильяму за вопрос, как можно подключить конденсаторы. Фельзенхельд окончил Колледж Лафайет и впоследствии основал компанию, представляющую производителя; он скончался в 2015 году. Алан Уилсон (консервированная жара) умер в 19 лет.70 лет в возрасте 27 лет после передозировки барбитуратов. Инженеры обычно живут намного дольше, чем музыканты, что позволяет IEEE предлагать своим членам более низкие взносы по страхованию жизни. Эй, это звучит почти так, как будто они платят нам за рекламу!

Ниже приводится краткое изложение всех наших материалов по фазовращателям. Этот сборник материалов — лучший бесплатный ресурс по фазовращателям на планете, и он продолжает улучшаться.

Если вы хотите купить фазовращатель, воспользуйтесь Инструментом поиска фазовращателей (для всего RF).

На этой странице у нас есть:

Фон фазовращателя

Цифровые и аналоговые фазовращатели

Активные и пассивные фазовращатели

Фазовращатели MEMS (действуйте с осторожностью…)

Другие страницы фазовращателей Microwaves101 включают:

Важная характеристика фазовращателей (рекомендуем сначала прочитать это!)

Типы фазовращателей

Коммутируемые линейные (линии задержки) фазовращатели

Переключаемые фильтры фазовращателей

Фазовращатели верхних и нижних частот

Электронная таблица для расчета фазовращателя верхних и нижних частот

Переключаемые фазовращатели фильтров (так называемая бита Кэмпбелла-Брауна)

Фазовращатели с нагруженной линией

Сегнетоэлектрические фазовращатели

Фазовращатели отражения

Гибридные фазовращатели на 180 градусов (например, крысиные бега)

Квадратурные гибридные фазовращатели

Варакторные фазовращатели

180 бит отражения с использованием PIN-диодов

Фазовращатели отражения с использованием циркуляторов (скоро)

Фазовращатели Шиффмана

МЭМС фазовращатели

Относится к фазовращателям

Истинная временная задержка

Блоки задержки времени (TDU)

Векторные модуляторы

Расчет среднеквадратичной погрешности

Среднеквадратичная погрешность амплитуды и фазы (включая аттенюаторы и фазовращатели)

Среднеквадратическая ошибка фазы фазовращателя

Среднеквадратическая ошибка амплитуды фазовращателя

Примеры конструкции фазовращателя

Моделирование фазовращателя с несколькими состояниями в ADS

компании Agilent

Моделирование фазовращателя с несколькими состояниями, часть II

Пример данных фазовращателя 1

Примеры фазовращателя MMIC

Пример 1: шестибитный фазовращатель AMTL S-диапазона

Пример 2: шестибитный фазовращатель Marconi C-диапазона

Пример 3: фазовращатель Hittite HMC543 X-диапазона

Пример управления мощностью: Qorvo TGP1439

Применение фазовращателей

Преобразователи частоты

Фазированные решетки

SSPA (см. раздел об ошибках фазы)

Измерение остаточного фазового шума (скоро)

Некоторые сведения о фазовращателях

Фазовращатели используются для изменения фазового угла передачи (фазы S21) в двухпортовой сети и имеют четыре важные характеристики. Во-первых, это вносимые потери (или усиление). В идеале фазовращатели обеспечивают низкие вносимые потери во всех фазовых состояниях. В то время как потери фазовращателя часто преодолеваются с помощью каскада усилителя, фазовращатели с меньшими вносимыми потерями требуют меньшего усиления и меньшей мощности для преодоления потерь. Второй важной характеристикой является то, что фазовращатели имеют одинаковую амплитуду для всех фазовых состояний. Многие системы, использующие фазовращатели, не должны подвергаться амплитудным изменениям уровня сигнала при изменении фазовых состояний. Третьей важной характеристикой является то, что большинство фазовращателей представляют собой взаимные сети. Это означает, что они эффективно работают с сигналами, проходящими через них в любом направлении. Эти три характеристики используются для описания электрических характеристик фазовращателей. Четвертая характеристика заключается в том, обеспечивают ли они плоскую фазу по отношению к частоте или истинную временную задержку. Узнайте больше об этой важной характеристике фазовращателей.

Другими важными характеристиками любого микроволнового устройства являются его полезная полоса пропускания и допустимая мощность; мы не вызывали их, поскольку они не относятся к фазовращателям. Прочитайте об одном конкретном случае, посвященном управлению мощностью фазовращателя, здесь.

Фазовращатели могут управляться электрически, магнитно или механически. Большинство фазовращателей, описанных на этом веб-сайте, представляют собой пассивные взаимные сети с электронным управлением. ). В этих системах фазы большого количества антенных элементов контролируются, чтобы заставить электромагнитную волну складываться под определенным углом к ​​решетке. Именно для этой цели в модули TR часто встраивают фазовращатели. Полное изменение фазы фазовращателя должно составлять всего 360 градусов для управления ESA со средней полосой пропускания. Сети, которые растягивают фазу более чем на 360 градусов, часто называются битами временной задержки или истинными временными задержками (часть TDU) и построены аналогично фазовращателям с коммутацией линий, описанным ниже.

До недавнего времени цифровым фазовращателем обычно был GaAs MMIC, состоящий из пассивных взаимных цепей. Сегодня схемы векторных модуляторов, разработанные в кремнии, составляют некоторую конкуренцию GaAs. Векторные модуляторы могут быть или не быть пассивными взаимными сетями, но в кремниевой реализации их стоимость не связана с добавлением усилителей (что сделало бы векторный модулятор активным и невзаимным).

Аналоговые и цифровые фазовращатели

Когда мы говорим «цифровой» фазовращатель, мы по-прежнему говорим об аналоговой электронике. Не запутайтесь, думая, что вы можете посылать поток единиц и нулей по шине данных и контролировать их фазу и что-то делать.

Цифровые в случае фазовращателей означают устройства с двумя состояниями, где состояния имеют разные фазы вставки на микроволновых частотах.

Фазовращателями можно управлять с помощью аналоговых сигналов или цифровых битов. Аналоговые фазовращатели обеспечивают плавное изменение фазы, чаще всего управляемое напряжением. Электрически управляемые аналоговые фазовращатели могут быть реализованы с помощью варакторных диодов, которые изменяют емкость в зависимости от напряжения, или нелинейных диэлектриков, таких как титанат бария-стронция, или ферроэлектрических материалов, таких как иттрий-железный гранат. Аналоговый фазовращатель с механическим управлением на самом деле представляет собой просто механически удлиненную линию передачи, которую часто называют линией тромбона. Аналоговые фазовращатели использовались в радиолокационных системах, а в последнее время — для наклона вниз (направления) антенн, используемых в базовых станциях сотовой связи.

Большинство фазовращателей имеют цифровое управление, потому что они более устойчивы к помехам на линиях управления напряжением. Цифровые фазовращатели обеспечивают дискретный набор фазовых состояний, которые управляются «фазовыми битами» с двумя состояниями. Бит старшего разряда равен 180 градусам, следующий по старшинству — 90 градусов, затем 45 градусов и т. д., поскольку 360 градусов делится на все более мелкие двоичные шаги. Трехбитный фазовращатель будет иметь младший значащий бит (LSB) 45 градусов, а шестибитный фазовращатель будет иметь младший значащий бит 5,6 градуса. Технически последний случай будет иметь LSB 5,625 градуса, но в микроволновом мире лучше игнорировать точность, которую вы не можете получить. Если вы не можете понять этот момент, вы можете подумать о другой карьере, например, о бухгалтерском учете.

Кто-то спросил нас об относительных преимуществах аналоговых и цифровых фазовращателей. Мы приводим список ниже, две технологии, которые мы рассматриваем, это дискретный варакторный диод (аналоговый) и MMIC (с цифровым управлением). У нас нет ссылки на эту информацию, она основана на личных наблюдениях. Не стесняйтесь использовать Microwaves101 в качестве эталона для изучения торговли фазовращателями.

Преимущества аналогового фазовращателя

• Меньшие потери
• Более низкая стоимость деталей (но чувствительна к вариантам сборки)

Преимущества цифрового фазовращателя

• Устойчивость к помехам на линиях управления
• Более однородная производительность, от блока к блоку
• Возможность достижения плоской фазы в широкой полосе пропускания
• Менее восприимчивы к сдвигу фазы при включении в сети, которые не полностью согласованы по импедансу
• Легче собрать
• Потенциально более высокая мощность и линейность

Для фазовращателей принято соглашение, согласно которому самая короткая длина фазы соответствует эталонному состоянию или состоянию «выключено», а самая длинная длина пути или длина фазы соответствует состоянию «включено». Таким образом, 90-градусный фазовращатель фактически обеспечивает минус девяносто градусов фазового сдвига во включенном состоянии.

Активные и пассивные фазовращатели — историческая перспектива

Одна из первых конструкций MMIC фазовращателей использовала полевые транзисторы с двойным затвором, что было невзаимным. Узнать об этом можно здесь:

Vorhaus, JL и др. , «Монолитный цифровой фазовращатель GaAs FET с двумя затворами», транзакции IEEE по теории и технике микроволнового излучения , Vol. МТТ-30, №7, 19 июля82.

С активным фазовращателем можно противодействовать потере элементов фазовращателя и исключить усилительный каскад. Кажется, стоит изучить, не так ли?

В 1980-х годах идея активного фазовращателя быстро отошла на второй план, поскольку пассивный взаимный фазовращатель более универсален и требует меньшего количества переключателей SPDT для маршрутизации сигналов передачи и приема через фазовращатель.

Забавно, что за последние десять лет все больше и больше архитектур модулей TR используют схему «общая ветвь», которая включает управление фазой. Из-за этого единственное преимущество пассивного фазовращателя больше не имеет значения. Кажется, это всего лишь вопрос времени, когда кто-нибудь заново изобретет активный фазовращатель в модуле TR. Возможно, это уже произошло, просто пришлите нам ссылку, и мы опубликуем ее здесь.

Важное замечание по активным фазовращателям… вы должны учитывать как коэффициент усиления, так и коэффициент шума вашего фазовращателя, когда анализируете характеристики сборки следующего более высокого уровня. В статье Форхауса не сообщалось о коэффициенте шума его активного фазовращателя 1982 года.

Фазовращатели MEMS

С момента появления радиочастотных МЭМС было потрачено около миллиарда долларов, чтобы попытаться разработать фазовращатель с малыми потерями, чтобы можно было использовать PESA, а изобретатели получили прибыль. Вначале казалось возможным сделать трехбитный фазовращатель Ka-диапазона с потерями в 1 дБ. Затем начались темные века МЭМС, когда выяснилось, что надежность является серьезной проблемой, и, следовательно, родилось дерево горя МЭМС, и все участники сняли аббревиатуру со своих визитных карточек. Совсем недавно обещания были снижены до возможной потери 2,5 дБ для трех битов в Ka-диапазоне и 2 дБ в X-диапазоне. Этот уровень потерь означает «игру окончена» для фазовращателей МЭМС.

Мы будем следить за технологией и на днях сделаем о ней страницу с содержанием.

Другое

Если вам известны какие-либо топологии фазовращателей, не описанные на одной из наших страниц, посвященных фазовращателям, которые должны быть описаны здесь, напишите нам, и мы добавим ваши знания в эту главу! Хотите пожертвовать фотографию фазовращателя, который вы разработали? Отправьте его нам, и мы можем получить ваши 15 минут славы, если решим разместить его на этой странице. рассматривайте нас как «ссылку». Кто-то должен научить этих яйцеголовых хорошим манерам…

 

Трансформаторы фазосдвигающие | Трансформеры | Сименс Энерджи Глобал

Создание баланса внутри и между сетями

В электрических сетях фазосдвигающие трансформаторы обеспечивают управление потоками активной мощности. Принуждая или блокируя нагрузки, они не только повышают стабильность и гибкость сетей, но и помогают операторам сетей получить максимальную отдачу от существующего оборудования. Фазовращатели доступны в диапазоне от ≤ 2000 МВА до ≤ 765 кВ. Компактная конструкция с низким уровнем шума, высокой способностью фазового сдвига, а также доступна с изоляцией из сложного эфира.

Новый уровень экологичности — первый в мире фазовращатель с изоляцией из сложного эфира

Скачать флаер

Технология и преимущества Во все более сложной среде производства электроэнергии и растущем энергетическом рынке способность контролировать поток энергии имеет решающее значение. Фазосдвигающие трансформаторы Siemens Energy защищают линии, повышают надежность сетей и снижают потери при передаче. Увеличьте пропускную способность вашей сети и обеспечьте ее стабильность, сводя к минимуму дорогостоящее расширение сети с помощью специально разработанных фазовращателей Siemens Energy! Они являются одними из самых экономичных и экономичных решений для управления потоками энергии.

Целостный подход: от решения проблемы клиента до включения питания на объекте

Siemens Energy создала услугу, которая выходит за рамки тонкой настройки требований клиентов. Специалисты в предметной области проводят исследования сетки, которые направлены на создание всестороннего профиля, чтобы ответить на ключевой вопрос: какие возможности необходимы фазовращателю для решения проблем клиента?

После того, как спецификации определены, тендер может дать только ограниченный результат, обеспечивающий рентабельность. Поэтому Siemens Energy предлагает клиентам совместный и итеративный подход к определению спецификаций. Эксперты делятся своим мнением о том, какие комбинации спецификаций влияют на стоимость и производительность, а специалисты по планированию сетей заказчиков имеют четкое представление о требуемых возможностях их нового трансформатора.

 

Этот подход «Сименс Энергетика» сочетает в себе опыт и знания, чтобы предоставить клиентам идеально адаптированный трансформатор — наиболее экономичное и надежное решение для достижения требуемой производительности.

Такой целостный подход гарантирует, что конкретные потребности и ситуации клиента влияют на все решения, начиная с самого первого этапа проекта и заканчивая включением питания на объекте. Наша уникальная перспектива позволяет производить фазовращатели, которые не только созданы в соответствии со спецификациями, но и обладают большей гибкостью при решении задач заказчика.

Клиенты получают выгоду от…

• более 50 лет опыта проектирования фазовращателей
  
• специализированные конструкторы и инструменты для проектирования фазовращателей
• правил проектирования и инструментов с отличными результатами испытаний и самыми высокими оценками
• множество вариантов, от решений с двумя баками с «faltenbalg» до масломасляных втулок

Получите максимальную отдачу от вашего фазосдвигателя

Будучи наиболее экономичным решением для управления потоками энергии, фазосдвигающие трансформаторы способствуют финансовому успеху сетевых операторов в конкурентной энергетической среде. Фазовращатели Siemens Energy, отличающиеся надежностью и эффективностью торговой марки, обладают целым рядом конкурентных преимуществ.

• Повышение устойчивости сети
• Большая гибкость при адаптации к сетевым изменениям
• Большая независимость от других сетевых операторов

• Управление питанием и регулирование напряжения
• Уменьшение или увеличение нагрузки активной мощности определенных линий
• Предотвращение перегрузок линии
• Блокировка – или даже реверс – мощность
• Уменьшение и/или устранение петлевых потоков

• Увеличение активной мощности сети
• Возможность прямого источника питания
• Включение коммерческой торговли
• Предоставление экономичного решения для управления потоком энергии
• Оптимизация потерь*
• Предоставление операторам большей свободы действий при планировании крупных инвестиций в расширение сети

* Зависит от соотношения импедансов и сопротивлений линии

Обеспечение стандартов качества

Siemens Energy строго проверяет своих поставщиков. Выбранные партнеры соблюдают стандарты цепочки поставок Siemens Energy, уделяя особое внимание общей стоимости, приверженности качеству и заботе об окружающей среде.

Собранные фазосдвигающие трансформаторы перед отправкой заказчику проходят тщательное тестирование на собственном испытательном полигоне Siemens Energy. Эти подходы — наряду с фирменной точностью производства Siemens — обеспечивают соблюдение гарантийных значений и успешную работу в полевых условиях.

• Точные стандарты квалификации субпоставщика
• Точные производственные процессы с очень низкими производственными допусками
• Чрезвычайно низкий уровень отказов*
  
• Стабильная производительность продукта в течение всего срока службы

*Коэффициент отказов доступен только для трансформаторов переменного тока в целом.

Испытательные стенды Siemens Energy необычайно просторны. Почему? Чтобы обеспечить надежную работу в своей целевой среде, инженеры Siemens Energy тщательно тестируют полностью собранные блоки в своих испытательных стендах — даже огромные гиганты, такие как фазовращатели с двумя баками.

Испытательные установки Siemens Energy позволяют проводить испытания объектов длиной до 35 метров (м), шириной до 18 метров и высотой до 21 метра. Чтобы дать вам представление о размерах: этот Con Edison 575 МВА — 345 кВ PST поставляется с 190,8 м х 13,1 м х 8,9 м.

Области применения Быстро меняющийся энергетический ландшафт гетерогенных электрических сетей ставит перед операторами такие же быстро возникающие задачи. В сети, борющейся с нежелательными перетоками мощности из соседних сетей — например, из-за трудноконтролируемого ввода от возобновляемых источников энергии — фазосдвигатели защищают от дополнительных нагрузок и обеспечивают стабильность и надежность сети, активно балансируя количество переключений. власть. Изменяя эффективный фазовый сдвиг между входным напряжением и выходным напряжением линии передачи по мере необходимости, фазовращатели усиливают, блокируют и даже возвращают вспять потоки мощности, а также уменьшают или устраняют петлевые потоки. Фазовращатели могут перебалансировать нагрузку на линии между параллельными линиями или участками сети.

Увеличение пропускной способности

В неконтролируемой сети полное сопротивление линий будет определять естественное распределение нагрузки. Он уязвим для узких мест при передаче, что, в свою очередь, может привести к перегрузке отдельных линий. Изменяя фазовый угол между источником и нагрузкой, фазовращатель может управлять потоком нагрузки между параллельными линиями и сегментами сети, эффективно предотвращая перегрузки.

Улучшить стабильность сетки

Растущее количество взаимосвязанных сетей создает более сложные потоки электроэнергии — тенденция, которая заставляет операторов рассматривать возможность дорогостоящей модернизации сети. Фазовращатели стали универсальной и более экономичной альтернативой: они блокируют нежелательные потоки электроэнергии из соседних сетей; они устраняют петлевые потоки; и они быстро восстанавливают связь после отключения электроэнергии — даже к сетям с большой разницей фазового угла.

Получите энергию прямо из источника

Распределенная генерация электроэнергии открывает новые возможности – энергоемкие объекты могут получать электроэнергию прямо с близлежащих электростанций. Это беспроигрышный вариант: потребитель энергии пользуется более низкими тарифами и резервным источником питания — сетью общего пользования. Производитель энергии обеспечивает стабильную базовую нагрузку для своей станции и, возможно, более высокую продажную цену. Что им нужно, чтобы заставить его работать? Отдельная линия, управляемая фазовращателем.

Межсетевая торговля

Контракты регулируют межсетевую торговлю между странами, энергетическими компаниями и сетевыми операторами. Но фактический поток энергии не так легко контролировать. Это результат многих факторов, от подачи до характеристик сети. Разрыв между физическим потоком электроэнергии и договорными обязательствами может повлиять как на прибыль, так и на стабильность сети. Все больше и больше операторов используют фазовращатель для активного закрытия разрыва и удержания его закрытым.

портфолио Фазосдвигающие трансформаторы представляют собой очень сложные устройства. Чтобы удовлетворить уникальные потребности каждого клиента, фазовращатели Siemens Energy разрабатываются и производятся в соответствии со спецификацией.

Квадратурный бустер

• Мощность МВА зависит от фазового угла
• Все уровни напряжения
• Безопасное решение (регулирующая обмотка на нейтральном конце)
• Один 3-фазный РПН для малой мощности
• Наибольший фазовый угол и возможные номиналы
• Дорогой
• Доступны модели с двумя баками и с одним баком

AUT или трансформатор с двойной обмоткой и вспомогательным трансформатором

• Мощность МВА зависит от фазового угла
• Все уровни напряжения
• Фазовый угол 20°
• Несимметричный
• Возможна высокая мощность
• Используется как трансформатор NET с дополнительной регулировкой фазового угла
• Дорого, но дешевле квадратурного бустера
• Доступны модели с двумя баками и с одним баком

Трансформатор с двойной обмоткой

• 300 МВА
• 40 кВ
• Фазовый угол 20°
• Регулировка по линии и регулировка угла наклона
• РПН в звездообразном соединении
• Большое количество выводов обмотки
• Самое дорогое средство от язвенной болезни, но дешевле

Шестиугольное решение

• Мощность МВА зависит от фазового угла
• 230 кВ
• Очень дешево
• Одинарная обмотка регулирования
• Симметричный
• устройства РПН, подверженные воздействию системных помех
• Различный фазовый угол запаздывания/опережения

Расширенное дельта-решение (симметричное)

• Мощность МВА зависит от фазового угла
• 230 кВ
• Дешево
• Симметричный
• устройства РПН, подверженные воздействию системных помех
• Две регулирующие обмотки

Расширенное дельта-решение (несимметричное)

• Мощность МВА зависит от фазового угла
• 230 кВ
• Фазовый угол 15°
• Очень дешево
• Одинарная обмотка регулирования
• устройства РПН, подверженные воздействию системных помех
• Несимметричный

Истории успеха и рекомендации Фазовращатели Siemens Energy предназначены для работы и условий во всем мире. Они не только отвечают самым высоким требованиям клиентов, но и соответствуют как национальным, так и международным стандартам.

Загрузки и услуги Для вашего удобства мы собрали актуальные загрузки в одном месте.

вопросы и ответы Мы организуем вебинары и другие мероприятия, чтобы дать операторам сети возможность задать конкретные вопросы о фазовращателях. Вот примеры из нашей последней сессии вопросов и ответов.

Стандартные переключатели ответвлений трансформатора подстанции также используются в фазовращателях. Однако разработчик должен учитывать перевозбуждение в режиме замедления, то есть повышенное напряжение на RW. Согласно установленному стандарту, переключатель ответвлений должен быть в состоянии переключать 2-кратный номинальный ток. Перевозбуждение часто требует ограничения перегрузки. Вы можете использовать стандартный контроллер TAPCON.

В настоящее время не существует тиристорных переключателей ответвлений для больших силовых трансформаторов.