Генератор импульсов по схеме Маркса на основе транзисторов MOSFET

Исхаков, Роман Фолурович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Рассмотрение возможности и целесообразности использования транзисторов MOSFET для построения генератора импульсного напряжения технологического назначения. Анализ режимов работы и возможных диапазонов перегрузки коммутаторов.

Введение ……………………………………………………………………………………………………. 9
1 Генератор по схеме Аркадьева Маркса ……………………………………………………. 11
1.1 Обзор твердотельных коммутаторов …………………………………………………….. 15
2.Литературный обзор ………………………………………………………………………………. 20
3.Расчет параметров генератора …………………………………………………………………. 51
4.Экспериментальная часть ……………………………………………………………………….. 57
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 75
5.1Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………………… 76
5.2 SWOT – анализ ……………………………………………………………………………………. 77
5.3 Планирование научно-исследовательской работы ………………………………….. 79
5.4 Бюджет научного исследования ……………………………………………………………. 83
5.4.1 Сырье, материалы, специальное оборудование, покупные изделия ………. 83
5.4.2 Основная заработная плата ……………………………………………………………….. 85
5.4.3 Дополнительная заработная плата научно-производственного персонала 87
5.4.4 Отчисления на социальные нужны ……………………………………………………. 87
5.4.5 Амортизация ……………………………………………………………………………………. 87
5.4.5 Накладные расходы ………………………………………………………………………….. 88
5.5 Анализ и оценка научно-технического уровня исследования ………………….. 88
5.6 Определение ресурсоэффективности исследования ………………………………. 90
6 Социальная ответственность …………………………………………………………………… 95
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………… 95
6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………… 96
6.3 Анализ вредных факторов производственной среды ………………………………. 97
6.4 Анализ опасных факторов производственной среды ………………………………. 98
6.5 Обоснование мероприятий по снижению воздействия ………………………….. 100
6.6 Экологическая безопасность ………………………………………………………………. 101
6.7 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 101
Заключение …………………………………………………………………………………………….. 103
Список использованных источников ………………………………………………………… 105
Приложение A – Experimental part; Introduction …………………………………………. 107

Генераторы импульсных напряжений (ГИН) служат для испытания
изоляции электрооборудования грозовыми импульсами с целью
координации электрической прочности изоляции с воздействующими на
нее грозовыми перенапряжениями. Испытания проводятся полными
стандартными импульсами 1,2/50 мкс, а также срезанными импульсами
при предразрядном времени 2-3 мкс [1].

ГИН представляет собой батарею конденсаторов высокого
напряжения, работающих в режиме заряд-разряд и обеспечивающих при
разряде весьма высокие импульсные напряжения. Конденсаторы в
зарядном режиме включены параллельно, а в разрядном –
последовательно. Переключение конденсаторов осуществляется с
помощью искровых разрядников (обычно шаровых). Кроме того ГИН
включает в себя измерительное устройство и устройство для заземления и
снятия остаточных зарядов с конденсаторов после окончания работы [2].

В данной работе был проведен анализ, расчет, проектирование, сборка
реального макета генератора Маркса на твердотельных MOSFET-
транзисторах. В части литературного обзора были рассмотрены различные
схемы и схемные решения, направленные на увеличении выходного
напряжения, а также рассмотрены различные способы применения этих
генераторов в промышленной отрасли. Произведён расчет ключевых
параметров генератора, было собрано 3 схемы генератора Маркса с
различным количеством ступеней, произведена сборка и сопряжение силовой
части ГИН и системы управления (СУ). Были рассмотрены различные
схемные решения для увеличения быстродействия между силовой частью и
драйвером генератора. Итоговые результаты получились на схеме с 6
ступенями ГИН, где выходное напряжение составило 480 В, фронт импульса
на нагрузке составил 100 нс, для уменьшения длительности фронта была
использована схема с эмиттерным повторителем, что укоротило
длительность фронта с 1,5 мкс до 400 нс. В связи с активностью
отечественных и зарубежных ученых, направленные на способы увеличения
напряжения и быстродействия срабатывания транзисторов, можно сделать
вывод, что генератор Маркса на твердотельных ключах актуален, более
экологичный, достаточно компактен, в отличие от газовых разрядников на
определенный тип напряжения.

При выполнении экономической части составлен полный список работ
и их трудоемкость, построен календарный план-график выполнения
работ, выполнено определение участников каждой работы, установлены
продолжительности работ, построен график по временным показателям,
подсчитан бюджет для проведения научно-технического исследования,
проведена оценка эффективности научного проекта со стороны
ресурсосбережения.
Рассмотрены влияния вредных и опасных факторов при
эксплуатации генератора Аркадьева-Маркса, рассмотрена возможность
утилизации тяжелых металлов, содержащихся в конденсаторах генератора,
выбраны средства пожаротушения для оснащения помещения, в
котором происходит использование генератора, также описаны
обязанности работодателя в отношении персонала и правила охраны
труда при эксплуатации электроустановок.

1. Б.Ю. Семенов. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.:
Солон-Пресс, 2005. – 416 с.: ил.
2. Б.Ю. Семенов. Силовая электроника: профессиональные решения. –
М.: Солон-ПРЕСС, 2011. – 416 с.: ил. (Серия «Компоненты и
технологии»)
3. A Repetitive High Voltage Pulse AdderBased on Solid State Switches –
Kefu Liu, Yan Luo and JianQiu – Institute of Electrical Light Sources,
Fudan University, Shanghai, 20043, China –IEEE Transactions on
Dielectrics and Electrical Insulation 16(4):1076 – 1080 · September 2009.
4. MARX GENERATOR USING POWER MOSFETS – W. Jiang, W. Diao,
and X. Wang – Tsinghua University, Beijing, China – 2009 IEEE Pulsed
Power Conference.
5. FGPA-ControlledAll-Solid-StateNanosecondPulseGeneratorfor
Biological Applications – Chenguo Yao, Member, IEEE, Ximing Zhang,
FeiGuo,ShoulongDong,YanMi,andCaixinSun–IEEE
TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, VOL. 40, NO. 10, OCTOBER
2012/
6. Power Electronics Converter with Marx Generator Configuration based PEF
for Liquid Food Sterilization – S.A.Ghani, W.I. Ibrahim, M.R.Ghazali –
Faculty of Electrical & Electronics Engineering Universiti Malaysia Pahang
– International Conference on Electrical, Control and Computer Engineering
2011 (InECCE)/
7. Solid-State Marx Generator for the Compact Linear Collider Breakdown
Studies – M. J. Barnes, S. Calatroni and W. Wuensch – ABT, VSC and RF
Groups, TE and BE Departments CERN – Conference: 2016 IEEE
International Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC).
8. A 600V, 1KA compact LTD module using Power MOSFETs –
PravinIyengar,T.C.Lim, S.J.Finney, B.W.Williams and M.A.Sinclair –
University of Strathclyde, Department of Electronic and Electrical
Engineering, Glasgow, United Kingdom – Conference: 2012 IEEE
international power modulator and high voltage conference, At San diego,
CA.
9. SETUP AND TESTING OF A FAST STACKED-MOSFET SWITCH – M.
Sack, M. Hochberg, G. Mueller – Karlsruhe Institute of Technology, for
Pulsed Power- and Microwave Technology, Hermann-von-Helmholtz-Platz
1 – Conference: Pulsed Power Conference (PPC), 2013 19th IEEE
10. A Novel Configuration of Modular Bipolar Pulse Generator Topology Based
on Marx Generator With Double Power Charging – ChenguoYao,Member,
IEEE, ShoulongDong,Student Member, IEEE, Yajun Zhao, Yan Mi, and
Chengxiang Li IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, VOL.
44, NO. 10, OCTOBER 2016.
11. Metallized Polypropylene Film Capacitors MKP Radial Potted Type
(Электронныйресурс)URL:
https://ru.mouser.com/datasheet/2/427/mkp41642-1211348.pdf
(датаобращения (1.05.2019).
12. УправлениеMosfet-транзисторами(Электронныйресурс)URL:
https://vasilisks.wordpress.com/2013/01/07/%D1%83%D0%BF%D1%80%
D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-
mosfet-%D0%B0%D0%BC%D0%B8-1/(Дата обращения 1.05.2019)
13. Схемы управления MOSFET и IGBT – Полупроводниковая силовая
электроника(Электронныйресурс)URL:
http://nauchebe.net/2015/04/sxemy-upravleniya-mosfet-i-igbt-
poluprovodnikovaya-silovaya-elektronika/(Дата обращения 1.05.2019)
14. СНиП 23-05-95 «”Естественное и искусственное освещение»
15. ГОСТ12.1.038–82ССБТ.Электробезопасность.Предельно
допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.
16. ГОСТ 12.1.010–76 ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования.
17. ГОСТР12.1.019-2009ССБТ«Электробезопасность.Общие
требования и номенклатура видов защиты».
18. ГОСТ22614-77.Система«Человек-машина».Выключатели
клавишные и кнопочные. Общие эргономические требования.
19. ГОСТ 12.4.011-88. «Инструктаж по технике безопасности».
20. СниП 2.09.02-85 «Производственные здания»
21. СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы»
22. ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования»
23. ГОСТ 12.4.011-89 «Система стандартов безопасности труда. Средства
защиты работающих. Общие требования и классификация»
24. ГОСТР50648-94«Совместимостьтехническихсредств
электромагнитная. Устойчивость к магнитному полю промышленной
частоты. Технические требования и методы испытаний»
109

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)