Hakkuriteholähteen säädön suunnittelu

Diplomityö on tehty osana ETX-tutkimushanketta: 'Volyymiteholähteen suunnittelumetodien kehitys ja optimointi DFM-viitekehyksessä'. Työssä suunnitellaan hakkuriteholähteelle säätäjä. Tähän suunnittelun sektoriin syventyminen on teollisuudessa jäänyt monesti vähälle. Säätö on tavallisesti ajan puutteen ja apuvälineiden käytön osaamattomuuden tai puuttumisen takia suunniteltu kokeilemalla. Työssä muodostetaan jännitemuotoisesti säädetylle hakkurille piensignaalimallilla linearisoidut siirtofunktiot, joiden perusteella voidaan tarkastella hakkurin stabiilisuutta takaisinkytketyssä säätösilmukassa. Stabiiliustarkastelu tehdään taajuustasossa käyttäen Bode-kuvaajia. Näiden kuvaajien perusteella viritetään järjestelmään säätäjä. Säätäjän toimintaa aikatasossa tarkastellaan simuloimalla ja reaalisen laitteen toimimista laboratorioprototyypin avulla. Tulosten perusteella voidaan todeta, että jännitemuotoisella säädöllä flyback-hakkuri saadaan nopeaksi epäjatkuvalla käämivirralla. Mikäli halutaan hakkurin toimivan jatkuvalla käämivirralla, on syytä käyttää muita säätömenetelmiä, esimerkiksi huippuvirtasäätöä.

Tunkeuman hallinta MIG/MAG-hitsauksessa

MIG/MAG-hitsaukselle tyypillinen ominaispiirre, valokaaren itsesäätyvyys, saavutetaan vakiojännitelähdettä käyttämällä. Valokaaren sisäisen säätömekanismin ansiosta kaarenpituus pysyy vakiona, vaikka hitsauspolttimen ja työkappaleen välinen etäisyys vaihtelisi hitsauksen aikana. Vakiojännitelähteen käyttäminen aiheuttaa kuitenkin kaaritehon vaihtelua vapaalankapituuden muuttuessa. Vapaalangan kasvaessa liian pitkäksi kaariteho laskee niin alas, ettei se enää riitä sulattamaan tarpeeksi perusainetta railon kyljissä. Tämän seurauksena hitsausliitokseen syntyy erilaisia liittymävirheitä. Käsinhitsauksessa vapaalangan pituus saattaa polttimen epävakaasta kuljetuksesta johtuen vaihdella erityisesti kokemattomilla hitsaajilla. Mekanisoidussa ja automatisoidussa hitsauksessa railojen mitta- ja muotopoikkeamat aiheuttavat vapaalankapituuden vaihtelua. Poikkeamia syntyy kaikissa hitsausrailojen esivalmistusvaiheissa. Lisäksi lämmöntuonnin aiheuttamat muodonmuutokset kappaleissa lisäävät poikkeamia railonsovituksessa hitsauksen aikana. Ongelma on useimmiten ratkaistavissa railonseurantaa käyttämällä. Railonseurantajärjestelmät ovat kuitenkin kalliita, eivätkä ne toimi luotettavasti kaikissa olosuhteissa. Diplomityössä tutkittiin uutta MIG/MAG-hitsauksen reaaliaikaiseen tunkeuman hallintaan kehitettyä säätöjärjestelmää. Työn tavoitteina olivat säätöjärjestelmän luotettavan toiminnan takaavien reunaehtojen ja kosketussuutinetäisyyden suositusrajojen määrittäminen. Tavoitteiden täyttämiseksi työn kokeellisessa osiossa suoritettiin laaja hitsauskokeiden sarja, jossa hitsattavina materiaaleina käytettiin seostamatonta ja runsasseosteista terästä.

Performance benchmarking and incentive regulation – considerations of directing signals for electricity distribution companies

After the restructuring process of the power supply industry, which for instance in Finland took place in the mid-1990s, free competition was introduced for the production and sale of electricity. Nevertheless, natural monopolies are found to be the most efficient form of production in the transmission and distribution of electricity, and therefore such companies remained franchised monopolies. To prevent the misuse of the monopoly position and to guarantee the rights of the customers, regulation of these monopoly companies is required. One of the main objectives of the restructuring process has been to increase the cost efficiency of the industry. Simultaneously, demands for the service quality are increasing. Therefore, many regulatory frameworks are being, or have been, reshaped so that companies are provided with stronger incentives for efficiency and quality improvements. Performance benchmarking has in many cases a central role in the practical implementation of such incentive schemes. Economic regulation with performance benchmarking attached to it provides companies with directing signals that tend to affect their investment and maintenance strategies. Since the asset lifetimes in the electricity distribution are typically many decades, investment decisions have far-reaching technical and economic effects. This doctoral thesis addresses the directing signals of incentive regulation and performance benchmarking in the field of electricity distribution. The theory of efficiency measurement and the most common regulation models are presented. The chief contributions of this work are (1) a new kind of analysis of the regulatory framework, so that the actual directing signals of the regulation and benchmarking for the electricity distribution companies are evaluated, (2) developing the methodology and a software tool for analysing the directing signals of the regulation and benchmarking in the electricity distribution sector, and (3) analysing the real-life regulatory frameworks by the developed methodology and further develop regulation model from the viewpoint of the directing signals. The results of this study have played a key role in the development of the Finnish regulatory model.

Interfase y software de control para operar en sincronismo un automuestreador y un atomizador electrotérmico por filamento de tungsteno en espectrofotometría de absorción atómica

The interface and software for synchronous control of an autosampler and an electrothermal tungsten coil atomizer in atomic absorption spectrophotometry were developed. The control of the power supply, the trigger of the Read function of the spectrophotometer and the automatic operation of the autosampler was performed by software written in "TurboBasic". The system was evaluated by comparison of the repeatability of peak-height absorbances obtained in the atomization of lead by consecutive 10-µl injections of solutions (prepared in 0.2% v/v HNO3) using autosampler and manual sample introduction, and also by long term operation.

Tehokerroinkorjatun hakkuriteholähteen toteutusvaihtoehdot

Hyötysuhteen merkitys tehoelektroniikan järjestelmissä kasvaa jatkuvasti kun käytössä olevien järjestelmien määrä lisääntyy ja toisaalta energian hinta kallistuu. Hyötysuhteen lisäksi verkkovirran käyrämuotovaatimukset asettavat omat haasteensa sähköverkkoon liitettävien tehoelektroniikkajärjestelmien suunnittelulle. Tässä työssä tutkitaan häviöiden syntyyn vaikuttavia tekijöitä hakkuriteholähteissä ja pyritään löytämään keinoja hyötysuhteen parantamiseksi. Työssä analysoidaan 300 W – 2 kW tehoalueelle soveltuvat, tehokerroinkorjattujen AC/DC-hakkuriteholähteiden topologiavaihtoehdot ja arvioidaan niiden soveltuvuutta tavanomaisen boost-topologian korvaajaksi. Tarkastelussa otetaan huomioon kustannukset, toimivuus sekä saavutettu hyötysuhteen parantuminen verrattuna perinteisellä topologialla toteutettuun teholähteeseen. Tarkasteltavat topologiat valitaan kirjallisuustutkimuksen perusteella. Valittujen topologioiden häviöt ja hyötysuhde selvitetään analyyttisin menetelmin sekä simuloimalla. Käytännön testausta varten suunnitellaan ja rakennetaan prototyyppi valitusta topologiasta.

Virtalähdejärjestelmän ohjauksen suunnittelu

Virtalähdejärjestelmä koostuu itsenäisesti toimivista virtalähdeyksiköistä. Virtalähdeyksiköt ovat rinnankytketty syöttämään virtaa kuormaan. Tämä diplomityö käsittelee virtalähdeyksiköiden ohjaamiseen liittyviä ongelmia ja ratkaisuja. Työssä suunnitellaan virtalähdejärjestelmän ohjauselektroniikkaa sekä mikrokontrollerin ohjelmakoodia. Lisäksi kehitetään ratkaisuja virtalähteen hallintaan ja automaattiseen ohjaukseen. Huomiota kiinnitetään vikasietoisuuteen ja käyttäjäystävällisyyteen.

Eletrodissolução de ligas de latão empregando sistemas de análise em fluxo para a determinação de cobre, zinco e chumbo por ICP-AES

An on-line electrodissolution procedure implemented in a flow injection system for determination of copper, zinc and lead in brasses alloys by ICP-AES is described. Sample dissolution procedure was carried out by using a PTFE chamber and a DC power supply with constant current. Solid sample was attached to chamber as anode and a gold tubing coupled in the chamber was used as cathode. An electrolytic solution flowing through the gold tubing closed the electric circuit with sample, in order to provide condition for electric dissolution when the DC power supply was switched on. The best results were achieved by using a 1.5 mol l-1 nitric acid solution as electrolyte and a 2.5 A current intensity. The procedure presented a good performance characterized by a relative standard deviation better than < 5% (n=5) and a sample throughput of 180 determinations per hour for Cu, Zn and Pb. Results were in agreement with those obtained by conventional acid dissolution (99% confidence level).

Eletrodissolução anódica em sistema de injeção em fluxo: uma alternativa rápida e eficiente para dissolução de ligas metálicas

Anodic electrodissolution procedure in a flow injection system for determination of constituents in alloys is discussed. This approach implement sample preparation procedure by using a chamber and a DC power supply with constant direct current. Solid sample was attached to chamber as anode. In this review a general overview of these procedure is presented. The procedure presented a good performance characterized by a high sample throughput determinations, good accuracy and relative standard deviation.

Avaliacão de programas de aquecimento para espectrometria de absorção atômica com atomizacão eletrotérmica em filamento de tungstênio

A tungsten coil atomizer was used to investigate the effect of heating programs with constant or variable drying temperatures on the atomization of Al, Cd, Cr and Pb. The variation of the surface temperature in the tungsten coil furnace can occur during each heating step due to the design of the power supply, that may apply constant voltages during a programmed time. For volatile elements (Cd), losses in sensitivity were observed when the program with a variable temperature was used. On the other hand, these effects are negligible for less volatile elements (Al and Cr) and any tested program, in different acidic media, could be used without appreciable changes in sensitivities. The results allow the establishment of proper heating programs for elements with different thermochemical behavior in the tungsten coil atomizer.

Technical Wind Energy Potential in Russia

The goal of the master's thesis is a detailed research of the technical wind energy potential in Russian Federation: the distribution of the potential all over the territory of the country and the possibility of the application of the potential for power supply of various objects. The main attention of the thesis is devoted to the assessment of wind energy resources (potential) of Russian Federation, both for the territory of country in whole and for every region. Theoretical basic wind energy concepts and the scheme of transformation of kinetic energy of a wind into electric energy by modern wind turbines are given in the work. Also the costs of energy, stimuli of development of wind-engineering and obstacles which impact the industry development are analyzed. The review of existent and projected wind power plants in Russia is carried out.

O coulômetro de sódio: um experimento interessante de eletroquímica

The diffusion of sodium through glass, the basis of a sodium coulometer, was revised and modified for the application to present-day light bulbs. Low pressure inert gas-filled incandescent lamps are useless to attain satisfactory results. The inclusion of a 450 V power supply in series with the electrolysis cell provided sufficient potential to overcome the effect of the inert gas molecules inside the bulb.

Invertteripääteasteen suunnittelu

Invertteritekniikalla voidaan toteuttaa nykyaikainen, monipuolinen ja tehokas pääteaste moneen eri käyttötarkoitukseen. Tässä työssä suunnitellaan invertteripääteaste mittalaite- ja virtalähdesovelluksiin. Suunnittelussa otetaan huomioon muunneltavuus, valmistuskustannukset ja mitat. Näiden kriteerien lisäksi pääteaste suunnitellaan niin, että se täyttää mittalaite- ja virtalähdesovelluksien vaatimat standardit. Pääteasteen teho rajoittuu 500 VA:iin, mutta vaatimukset lähtöjännitteen erimuotoisuudelle aiheuttavat suunnittelulle omat vaikeutensa. Työssä täytyy tutkia, minkälainen tuloaste, invertteri, suodin ja lähtöaste sopivat parhaiten pääteasteen toteutukseen. Sopivien topologioiden löydyttyä pääteaste simuloidaan tietokoneella, jonka jälkeen voidaan suunnitella prototyyppi käytännön testauksia varten. Suunnittelussa päädyttiin seuraaviin topologioihin: Tuloasteeksi valittiin PFC-piiri, joka on nykyaikana pakollinen invertterikäytössä, koska verkkoon palaavat harmoniset yliaaltokomponentit täytyy suodattaa. Invertteritopologiaksi valittiin kokosiltainvertteri, jolla saadaan parhaiten muutettua lähtöjännitteen taajuutta ja amplitudia. Suodintopologiaksi valittiin LC-suodin, jolla saadaan tehokkaasti suodatettua invertterin aiheuttamat harmoniset yliaallot. Lähtöön sijoitetaan muuntaja, jonka muuntosuhdetta muuntamalla saadaan lähtöjännite halutuksi eri käyttötarkoituksia varten.

Utilização de um monitor de vídeo como fonte de alta tensão para eletroforese capilar

This article describes the use of a conventional CRT monitor as a high voltage power supply for capillary electrophoresis. With this monitor, a 23-kV high voltage with a ripple of 1.32% was observed. The reproducibility of the applied high voltage was evaluated by measuring the standard deviations of peak area and migration time for five consecutive injections of a test mixture containing potassium, sodium, and lithium cations at 50 mmol L-1. The errors were about 2.5% and 0.6% for peak area and migration time, respectively. The maximum current tested was about 180 mA, which covers most capillary electrophoresis applications. This system has been successfully used for several months, maintaining the desired level of performance.

Tuulivoimalan generaattorin roottorin valmistuksen ja valmistuskustannusten arviointi

Diplomityössä on käsitelty tuulivoimalan generaattorin roottorin valmistusta ja magneettien kiinnitystä. Työ on osa projektia, jonka tarkoituksena on ollut tuottaa kohdeyritykselle vaihtoehtoinen tuulivoimalan generaattorin roottorirakenne. Työhön on koottu projektissa käsitellyt asiat roottorin valmistustekniikan osalta. Työssä on selvitetty kustannuksien kannalta paras vaihtoehto roottorin valmistamiseksi sisältäen kuljetukset ja magneettien kokoonpanon. Valmistusmenetelminä on vertailtu hitsausta ja valamista. Magneettien osalta tarkasteltiin uuden vaihtoehtoisen kiinnitysmenetelmän tuomia säästöjä nykyiseen ratkaisuun verrattuna. Uusien roottorien kustannuksia on verrattu nykyiseen rakenteeseen. Tutkimusmenetelminä on käytetty projektiryhmän palavereja, haastatteluja ja kirjallisuusselvityksiä. Lopputuloksena kohdeyritykselle luotiin uusi roottorikonsepti, jossa yhdistyvät edullisempi roottorin valmistus ja magneettien kiinnitys. Roottorin valmistaminen valamalla osoittautui selvästi edullisemmaksi kuin hitsaaminen levyistä. Magneettien kiinnitystä yksinkertaistettiin käyttämällä seostettuja magneetteja ja magneettikehyksiä. Roottorin konstruktiomuutoksien avulla mahdollistettiin suurempi magneettien määrä, joka mahdollistaa suuremman tehontuoton.

Vuotasapainon hallinta kokosiltasyötetyssä muuntajassa

Keskitaajuudella toimivia muuntajia käytetään laajalti tehoelektroniikkasovelluksissa kuten DC/DC-konverttereissa ja muissa hakkuriteholähteissä. Muuntaja on induktiivinen komponentti, jonka magneettisen tasapainon säilyttäminen hakkuriteholähteissä on laitteen virheettömän toiminnan kannalta tärkeää. Muuntajaa syöttävän virtapiirin on muodostettava symmetrinen syöttöjännite, jotta muuntajan vuo ei ajaudu positiiviseen tai negatiiviseen kyllästykseen. Tässä diplomityössä esitetään muuntajan sähkömagneettinen toimintaperiaate, kyllästymisen syyt hakkuriteholähteissä sekä kehitetään aktiivinen ohjaus vuotasapainon säilyttämiseksi. Hakkuriteholähteissä käytettävissä muuntajissa on monesti useampi kuin kaksi käämiä. Tässä työssä tutkittavassa muuntajassa on useita ensiöitä ja useita toisioita ja muuntajaa syötetään keskitaajuudella. Tämä tuo uusia ongelmia verrattuna perinteiseen yksivaiheiseen DC/DC-konvertteriin. Näihin ongelmiin esitetään ratkaisut diplomityön tutkimuksessa.