Петля фаза ноль: Замер петли фаза-нуль | Центр Энерго Экспертизы

Категория: Разное -Добавлено 13.03.197122.07.2021 от alexxlab

При отсутствии возможности визуального определения места окончания кабельной линии, проверка цепи фаза ноль заключается в замере, проводимом по всей длине линии во всех точках присоединения. При проверке цепи фаза-нуль все измеренные значения должны быть внесены в отчет или в память измерительного прибора. Измеренное значение тока при однофазном замыкании сравнивается с диапазоном тока срабатывания «автомата», расцепляющего короткое замыкание в цепи фаза-ноль. По этим данным и вычисляется степень надежности срабатывания защитных аппаратов при замыкании. Так же по этим расчетным величинам определяется и время срабатывания аппаратов защиты в цепи фаза-ноль. Если проверка цепи фаза-нуль показала неспособность автоматического выключателя защитить кабельную линию, то следует заменить его на аппарат защиты с пониженным номиналом.
               По результатам проверки цепи фаза-нуль составляется технический отчет петля фаза нуль, который необходим для предъявления органам контроля.

Измерение петли фаза-ноль: самая полная методика

Надежность работы электрических сетей TN с классом напряжения до 1 кВ во многом зависит от параметров срабатывания защитного оборудования, отключающего аварийный участок при образовании сверхтоков. Существует несколько методик, позволяющих проверить надежность срабатывания автоматов защиты, сегодня мы подробно рассмотрим одну из них — измерение сопротивления петли «фаза-ноль». Для лучшего понимания процесса начнем с краткого описания терминологии, после чего перейдем к методике электрических испытаний при помощи специального устройства MZC-300.

Что подразумевается под цепью «фаза-ноль»?

В системах с глухозаземленной нейтралью (подробно о них можно прочитать в статье https://www.asutpp.ru/programmy-dlja-cherchenija-jelektricheskih-shem.html) при контакте одной из фаз с рабочим нулем или защитным проводником РЕ, образуется петля фаза-ноль, характерная для однофазного КЗ.

Как и любая электроцепь, она имеет внутреннее сопротивление, расчет которого позволяет определить остальные значащие параметры, в частности, ток КЗ. К сожалению, самостоятельный расчет сопротивления такой цепи связан с определенными трудностями, вызванными необходимостью учета многих составляющих, например:

• Суммарная величина всех переходных сопротивлений петли, возникающих в АВ, предохранителях, коммутационном оборудовании и т. д.
• Движение электротока при нештатном режиме. Петля может образоваться как с рабочим нулем, так и заземленными конструкциями здания.

Учесть в расчетах все перечисленные составляющие на практике не реально, именно поэтому возникает необходимость в электрических измерениях. Спецоборудование позволяет получить необходимые параметры автоматически.

Необходимость в измерениях

Замер сопротивления петли проводится в следующих случаях:

• При вводе в эксплуатацию, после ремонта, модернизации или переоборудовании установок.
• Требование со стороны служб различных служб контроля, например Облэнерго, Ростехнадзор и т.д.
• По заявлению потребителя.

В ходе электрических замеров устанавливаются определенные параметры петли Ф-Н, а именно:

• Общее сопротивление цепи, которое включает в себя:

электросопротивление трансформатора на подстанции;

аналогичный параметр линейного проводника и рабочего нуля;

образующиеся в коммутационном оборудовании многочисленные переходные сопротивления, например в защитных устройствах (АВ, УЗО, диффавтоматах), пускателях, ручных коммутаторах и т.

д. Также влияние оказывает сечение проводников, изоляция кабелей, заземление нейтрали трансформатора, параметры УЗО или другой защиты электроустановок.

• Ток КЗ (I_КЗ). В принципе, его можно рассчитать, используя формулу: I_КЗ = U_Н /Z_П  , где U_Н – номинальный уровень напряжения в электросети, а Z_П – общее сопротивление петли. Учитывая, что защитные устройства при КЗ должны автоматически отключать питание согласно установленным временным нормам, то необходимо выполнение следующего условия: Z_П*I_AB <= U_Н . В данном случае I_AB ток, при котором срабатывает АВ или другое устройство защиты, его величина должна уступать I_КЗ.

Перед описанием детальных методик измерений, необходимо кратко описать прибор, который будет использоваться в процессе — MZC-300. Мы остановили свой выбор на этом устройстве, поскольку оно чаще всего применяется измерительными лабораториями.

Краткое описание MZC-300

Рассмотрим внешний вид и основные элементы измерителя MZC-300.

Расположение основных элементов прибора MZC-300

Обозначения:

1. Информационный дисплей. Полное описание его полей можно найти в руководстве по эксплуатации.
2. Кнопка «Старт». Запускает следующие процессы измерений:

• Z_П, напомним, это общее сопротивление цепи Ф-Н.
• I_КЗ – ожидаемый ток КЗ.
• Активного сопротивления, необходимо для калибровки прибора.

Старт каждого измерения сопровождается характерным звуковым сигналом.

1. Кнопка «SEL». Служит для последовательного вывода на информационный дисплей всех характеристик петли, полученных в результате последнего замера. В частности отображается следующая информация:

• Параметры Z_П.
• Ожидаемый I_КЗ.
• Уровень активного и реактивного сопротивления (R и Х).
• Фазный угол ϕ.

1. Кнопка «Z/I». По окончании испытаний переключает на дисплее отображение характеристик между ожидаемым I_КЗ и Z_П.
2. Кнопка отключения/включения измерительного устройства. Если при запуске прибора одновременно с данной кнопкой нажать «SEL», то измеритель перейдет в режим автокалибровки. Его подробное описание можно найти в руководстве пользования.
3. Разъем для подключения щупа, контактирующего с рабочим нулем, проводником РЕ или, PEN. Соответствующее обозначение нанесено на корпус прибора.
4. Разъем щупа, подключаемого к одному из фазных проводов. Как правило, помечен литерой «L».
5. Как и разъем i, в отличии от гнезд для измерительных проводов, используется только в режиме автоматической калибровки. На корпусе прибора обозначаются как «К1» и «К2».

Подготовительный этап

Практически все методы измерений цепи «фаза-ноль» не позволяют получить точную информацию о таких характеристиках, как Z_П и I_КЗ. Это связано с тем, что векторная природа напряжения не принимается во внимание. Проще говоря, учитываются упрощенные условия при коротком замыкании. В процессе испытания электроустановок такая приближенность допускается только в тех случаях, когда уровень реактивного сопротивления не имеет существенного влияния.

Перед тем, как приступить к измерению характеристик петли «Ф-Н», предварительно следует провести ряд предварительных испытаний. В частности, проверить непрерывность и уровень сопротивления защитных линий. После этого измерить сопротивление между контуром заземления и основными металлическими элементами конструкции здания.

Методика измерений с использованием MZC-300

Прежде, чем переходить непосредственно к испытаниям, кратко расскажем о принятом порядке, он включает в себя:

• Соблюдение определенных условий, обеспечивающих необходимую точность.
• Выбор способа подключения устройства.
• Получение информации о напряжении сети.
• Измерение основных характеристик петли «Ф-Н».
• Считывание полученной информации.

Рассмотрим каждый из перечисленных выше этапов.

Соблюдение определенных условий

Следует принять во внимания некоторые особенности работы измерителя:

• Устройство не допустит проведение испытаний, если номинальное напряжение сети превысит максимальное значение (250В). Превышение диапазона измерения (250,0 В) приведет к тому, что на экране прибора отобразится предупреждение «OFL» сопровождаемое продолжительным звучанием зуммера. В этом случае прибор следует выключить и отключить от измеряемой петли.
• При обрыве нулевых или защитных проводников на экране устройства будет высвечиваться ошибка в виде символа «—», сопровождаемая длительным сигналом зуммера.
• Уровень напряжения в измеряемой петле недостаточное для испытаний, как правило, если ниже 180,0 вольт. В таком случае экран выдаст ошибку с символом «U», сопровождаемую двумя сигналами зуммера.
• Срабатывание термической блокировки прибора. При этом на экране высвечивается символ «Т», а зуммер выдает два продолжительных сигнала.

Выбор способа подключения устройства

Рассмотрим несколько вариантов электрических схем подключения прибора для проведения испытаний:

1. Снятие характеристик с петли «Ф-Н», в примере, приведенном на рисунке измеряются параметры в цепи С-N. Испытание петли С-N
2. Измерение в петле между одной из фаз и проводником РЕ. Испытание петли С-РЕ
3. Измерения в цепях ТТ.

Подключение прибора в цепях с защитным заземлением

4. Для проверки надежности заземления электрооборудования применяется способ подключения, приведенный ниже.

Испытание надежности заземления корпусов электрооборудования

Важно! Вне зависимости способа подключения прибора необходимо убедиться в надежности соединения проводов.

Получение информации о напряжении сети

Рассматриваемый нами прибор позволяет измерить U_H в пределах диапазона от 0 до 250,0 вольт. Фазное напряжение отображается на дисплее прибора сразу после нажатия кнопки включения или по истечении пяти секунд, после проведения испытаний (если не было произведено нажатие управляющих кнопок, отвечающих за отображение результатов на экране).

Измерение основных характеристик петли «Ф-Н»

Методика измерения Z_П в петле, применяемая в модельном ряде MZC основана на создании искусственного КЗ с использованием ограничивающего сопротивления (10,0 Ом), понижающего величину I_КЗ. После испытаний микропроцессор прибора производит расчет Z_П, выделяя реактивные и активные составляющие. Процедура измерения не превышает 30,0 мс.

Характерно, что прибор автоматически выбирает нужный диапазон для измерения Z_П. При нажатии кнопки «Z/I» на дисплей поочередно выводятся такие основные характеристики петли, как ожидаемый ток КЗ (I_КЗ) и общее сопротивление (Z_П).

Следует учитывать, что при вычислениях микропроцессор устанавливает величину U_H на уровне 220,0 вольт, в то время, как текущее номинальное напряжение может отличаться от расчетного. Поэтому для увеличения точности замеров электрической цепи следует вносить поправку. Например, при действительном U_H, равном 240,0 В, поправка для снижения погрешности прибора будет равна 1,09 (то есть необходимо 240 разделить 220).

Процесс измерения характеристик петли запускается кнопкой «Старт».

Важно! Испытания, проводимые при помощи приборов модельного ряда MZC, практически гарантированно приводят к срабатыванию УЗО. Чтобы избежать этого, необходимо предварительно зашунтировать устройства защитного отключения. После проведения измерений не забудьте снять шунт с УЗО.

Считывание полученной информации

Как уже упоминалось выше, испытания начинаются после нажатия кнопки «Старт». После завершения измерений, на экране отображаются характеристики петли «Ф-Н», в зависимости от установленных настроек. Перебор отображаемой на дисплее информации осуществляется при помощи кнопок «SEL» и «Z/I».

Следует учитывать, что прибор MZC-300 отображает только результаты последнего измерения. Если необходимо хранение в электронной памяти результатов всех испытаний потребуется устройство с расширенными возможностями, например прибор MZC-303E.

Устройство MZC-303E для измерения характеристик петли «Ф-Н»

Такое устройство позволяет не только хранить информацию обо всех измерениях в электронной памяти, но и при необходимости переносить ее на компьютер, при помощи интерфейса USB.

Меры безопасности при измерении петли «Ф-Н»

Согласно требованиям ПУЭ и норм ПТБ испытания должны проводиться подготовленными сотрудниками электролабораторий. Для проведения данных работ необходимо распоряжение или наряд-допуск, выданный работником, обладающим данным правом.

Испытания могут проводить лица, чей возраст не менее 18 лет, прошедшие соответствующее обучение и проверку знаний ПТБ. Бригада электролаборатории должна быть обеспечена соответствующим инструментом, а также всеми необходимыми средствами индивидуальной защиты.

Бригада должна включать в себя, как минимум, двух работников с третьей группой электробезопасности.

Испытания запрещается проводить в помещениях повышенной опасности, а также, если имеет место высокая влажность.

По завершению процесса испытаний результаты вносятся в специальные протоколы испытаний (проверки).

Сопротивление цепи фаза – ноль

Таблица 1

Сечение фазных жил   мм2	Сечение нулевой жилы мм2	Полное сопротивление цепи фаза – ноль, Ом/км при температуре жил кабеля +65 градусов
		Материал жилы:
		Алюминий			Медь
		R фазы	R нуля	Z цепи (кабеля)	R фазы	R нуля	Z цепи (кабеля)
1,5	1,5	—	—	—	14,55	14,55	29,1
2,5	2,5	14,75	14,75	29,5	8,73	8,73	17,46
4	4	9,2	9,2	18,4	5,47	5,47	10,94
6	6	6,15	6,15	12,3	3,64	3,64	7,28
10	10	3,68	3,68	7,36	2,17	2,17	4,34
16	16	2,3	2,3	4,6	1,37	1,37	2,74
25	25	1,47	1,47	2,94	0,873	0,873	1,746
35	35	1,05	1,05	2,1	0,625	0,625	1,25
50	25	0,74	1,47	2,21	0,436	0,873	1,309
50	50	0,74	0,74	1,48	0,436	0,436	0,872
70	35	0,527	1,05	1,577	0,313	0,625	0,938
70	70	0,527	0,527	1,054	0,313	0,313	0,626
95	50	0,388	0,74	1,128	0,23	0,436	0,666
95	95	0,388	0,388	0,776	0,23	0,23	0,46
120	35	0,308	1,05	1,358	0,181	0,625	0,806
120	70	0,308	0,527	0,527	0,181	0,313	0,494
120	120	0,308	0,308	0,616	0,181	0,181	0,362
150	50	0,246	0,74	0,986	0,146	0,436	0,582
150	150	0,246	0,246	0,492	0,146	0,146	0,292
185	50	0,20	0,74	0,94	0,122	0,436	0,558
185	185	0. 20	0,20	0,40	0,122	0,122	0,244
240	240	0,153	0,153	0,306	0,090	0,090	0,18

   

Таблица 2

Мощность трансформатора, кВ∙А	25	40	69	100	160	250	400	630	1000
Сопротивление трансформатора, Zт/3, Ом  (Δ/Υ)	0,30	0,19	0,12	0,075	0,047	0,03	0,019	0,014	0,009

 

  

Таблица 3

I ном. авт. выкл, А	1	2	6	10	13	16	20	25	32-40	50 и более
R авт., Ом	1,44	0,46	0,061	0,014	0,013	0,01	0,007	0,0056	0,004	0,001

 

Таблица 4

R цепи, Ом	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0	1,5	2 и более
Rдуги, Ом	0,015	0,022	0,032	0,04	0,045	0,053	0,058	0,075	0,09	0,12	0,15

 

    При проектировании групповой сети, если питающая и распределительная сеть уже проложены, целесообразно выполнить измерение сопротивления цепи фаза – ноль от трансформатора до шин группового щита. Это может значительно уменьшить вероятность  ошибок при расчетах групповой сети. В этом случае сопротивление рассчитываем по формуле:

R_L—N= R_расп + R_пер.гр + R_авт.гр+  Rn_гр∙Ln_гр +Rдуги (2)

где, R_расп – измеренное сопротивление цепи фаза – ноль линии, подключаемой к вводному автоматическому выключателю группового щитка, Ом; R_пер.гр – сопротивление переходных контактов в групповой линии, Ом; R_авт.гр – суммарное сопротивление автоматических выключателей – вводного группового щита и отходящей групповой линии, Ом; Rn_гр – удельное сопротивление кабеля n-й групповой линии (по таблице 1), Ом/км; Ln_гр – длина n-й групповой линии, км.

    Рассмотрим процесс вычисления сопротивления цепи фаза – ноль схемы, показанной на Рис.1 при однофазном коротком замыкании фазы на ноль в конце групповой линии.

 

Исходные данные:

— трансформатор мощностью 630 кВ∙А подключен по схеме «треугольник – звезда» — по таблице 2 находим  Zт/3=0,014 Ом;

— питающая сеть – кабель с алюминиевыми жилами длиной 80 метров имеет фазный проводник 150 мм²  и нулевой – 50 мм². По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 0,986 Ом/км. Вычисляем его сопротивление (длины кабелей выражаем в километрах): 0,986 Ом/км∙0,08 км=0,079 Ом;

— распределительная сеть – кабель с медными жилами  длиной 50 метров и сечением жил 35 мм². По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 1,25 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

1,25 Ом/км∙0,05 км=0,0625 Ом;

— групповая сеть – кабель с медными жилами длиной 35 метров и сечением жил 2,5 мм². По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 17,46 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

17,46 Ом/км∙0,035 км=0,61 Ом;

— автоматический выключатель отходящий линии – 16 Ампер (с характеристикой срабатывания «С»), вводной автоматический выключатель группового щитка 32 Ампера, остальные автоматические выключатели в линии имеют номинальный ток более 50 Ампер. Вычисляем их сопротивление (по таблице 3) 0,01 Ом+0,004 Ом+3∙0,001 Ом=0,017 Ом;

— переходные сопротивления контактов учтем только в групповой линии (точки подключения кабеля групповой линии к щитку и к нагрузке). Получаем 2∙0,01 Ом=0,02 Ом.

    Суммируем все полученные значения и получаем сопротивление цепи фаза – ноль без учета сопротивления дуги R_L—N=0,014+0,079+0,0625+0,61+0,017+0,02=0,80 Ом.

Из таблицы 4 берем сопротивление дуги 0,075 Ом, и получаем окончательное значение искомой величины R_L—N=0,80 Ом+0,075 Ом=0,875 Ом.

    В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) задано наибольшее время отключения цепей при коротком замыкании в сетях с глухозаземленной нейтралью 0,2 секунды при напряжении 380 В и 0,4 секунды при напряжении 220В.

    Для обеспечения заданного времени срабатывания защиты необходимо, что бы при коротком замыкании в защищаемой линии возникал ток, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя (для взрывоопасных помещений не менее чем в 4 раза) и не менее чем в 3 раза ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику (для взрывоопасных помещений не менее чем в 6 раз). Для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем (имеющим тепловой расцепитель для защиты  от перегрузок и электромагнитный расцепитель для защиты от токов коротких замыканий) ток короткого замыкания должен превысить ток срабатывания электромагнитного расцепителя не менее, чем в  1,2 – 1,25 раза.

    В настоящее время используются автоматические выключатели с различной кратностью токов срабатывания электромагнитного расцепителя к тепловому. Автоматические выключатели группы «В» имеют кратность в пределах от 3 до 5, группы «С» от 5 до 10, группы «D» от 10 до 20, группы «K» от 10 до 15 и группы «Z» от 2 до 3. При расчетах всегда берется максимальное значение кратности токов срабатывания расцепителей. Например для автоматического выключателя С16, ток короткого замыкания должен быть не менее 16 А∙10∙1,2=192 А (для автоматического выключателя С10 не менее10А∙10∙1,2=120 А и для С25 не менее 25 А∙10∙1,2=300 А). В приведенном выше примере мы получили сопротивление цепи фаза – ноль 0,875 Ом. При таком сопротивлении цепи ток короткого замыкания Iкз составит величину

U_ф/ R_L—N=220В/0,875 Ом=251 А. Следовательно групповая линия в приведенном примере защищена от токов коротких замыканий.

    Максимальное сопротивление цепи фаза – ноль для  автоматического выключателя С16 составит величину 220 В/192А=1,14 Ом. В приведенном примере сети (Рис. 1) сопротивление цепи от трансформатора до шин группового щита составит 0, 875 Ом — 0,61 Ом=0.265 Ом. Следовательно максимально возможное сопротивление кабеля групповой линии будет равно 1,14 Ом – 0, 265 Ом=0,875 Ом. Его максимальную длину L при сечении жил кабелей 2,5 мм² определим при помощи таблицы 1.

L, км=0,875 Ом/(17,46 Ом/км)=0,050 км.

    Всегда, когда есть возможность, следует рассчитывать групповую сеть с максимальным запасом по сопротивлению цепи фаза – ноль, особенно розеточную сеть. Часто нагрузки (утюг, чайник и другие бытовые приборы), в которых часто происходят замыкания, подключают к розетке через удлинитель. Начиная с определенной длины провода удлинителя, нарушается согласование параметров цепи с характеристиками аппаратов защиты, то есть ток короткого замыкания оказывается недостаточным для мгновенного отключения сети. Отключение аварийного участка осуществится только тепловым расцепителем через сравнительно большой промежуток времени (несколько секунд), в результате чего кабели могут нагреться до недопустимо высоких температур вплоть до воспламенения изоляции.

    Проект электропроводки должен быть выполнен таким образом, что бы даже в случае воспламенения изоляции кабеля при коротком замыкании это не приводило к пожару. Именно поэтому возникли требования к прокладке скрытой электропроводки в стальных трубах в зданиях со строительными конструкциями, выполненными из горючих материалов. Во взрывоопасных зданиях целесообразно использовать более сложную защиту кабелей от воздействия токов короткого замыкания.

 

9 марта 2013 г.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

Проверка цепи петля фаза-нуль | Электролаборатория ТМ Энерго

Проверка Сопротивления петли фаза-нуль

Протокол отражает проверку автоматического отключения питания путем измерения тока однофазного короткого замыкания. Основной документ для сравнения результатов измерений – это ПУЭ п. 1.7.79 (7–е изд.), а также ГОСТ Р 50030.2-99 и ГОСТ Р 50345-99. Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий проводится с целью проверки надежности срабатывания аппаратов защиты от сверхтоков при замыкании фазного проводника на открытые проводящие части.

Схема проверки цепи петля «фаза-нуль»

Проверка сопротивления петли фаза-нуль, надежности и быстроты отключения поврежденного участка сети состоит в следующем: Определяется ток короткого замыкания на корпус Iкз. Этот ток сопоставляется с расчетным током срабатывания защиты испытуемого участка сети. Если возможный в данном участке сети ток аварийного режима превышает ток срабатывания защиты с достаточной кратностью, надежность отключения считается обеспеченной. Ток короткого замыкания Iкз — это отношение номинального напряжения сети к полному сопротивлению петли «фаза-нуль». Iкз сравнивается с нормами ПТЭЭП.

Проверка цепи петля Фаза-нуль

Основной документ для сравнения результатов измерений – это ПУЭ п. 1.7.79 (7–е изд.), а также ГОСТ Р 50030.2-99 и ГОСТ Р 50345-99. Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий проводится с целью проверки надежности срабатывания аппаратов защиты от сверхтоков при замыкании фазного проводника на открытые проводящие части.

При коротком замыкании, в линии возникает мгновенное увеличение силы тока протекающего в цепи, это в свою очередь приводит к превращению электрической энергии в тепловую, которая способна нагреть жилы кабеля и в результате чего произойдет оплавление и возгорание изоляционной оболочки кабеля. Для защиты линии от короткого замыкания и защиты электрооборудования, подключенного к этой линии, устанавливается автоматический выключатель. Автоматические выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители. Тепловой расцепитель предназначен для защиты электрооборудования от перегрузки по току и срабатывает при превышении номинального тока автоматического выключателя не более чем в 3 раза. Электромагнитный расцепитель срабатывает, если протекающий ток короткого замыкания аварийного режима превышает ток срабатывания автоматического выключателя с достаточной кратностью которая указывается в паспорте и на самом автоматическом выключателе. Таким образом предназначение автоматического выключателя – это защита от перегрузок и коротких замыканий.

Проверка надежности и быстроты отключения поврежденного участка сети состоит в следующем: Определяется ток короткого замыкания фазного проводника на корпус Iкз. Этот ток сопоставляется с расчетным током срабатывания защиты испытуемого участка сети. Если возможный в данном участке сети ток аварийного режима превышает ток срабатывания защиты с достаточной кратностью, надежность отключения считается обеспеченной. Ток короткого замыкания Iкз — это отношение номинального напряжения сети к полному сопротивлению петли «фаза-нуль». То есть измерение петли фаза-нуль показывает полное сопротивление всего участка цепи от точки измерения до нулевой точки источника питания при замыкании фазы на нуль.

Специалисты электролаборатории ООО «ТМ Энерго» тщательно подходят к проверке сопротивления петли фаза-нуль, т.к. это один из основных показателей который определяет защищенность линий, надежного срабатывания защиты и безопасность электроустановки. При измерении петли «фаза-нуль» измеренные токи короткого замыкания обязательно должны превышать токи срабатывания электромагнитных расцепителей автоматических выключателей, тем самым обеспечивая надежную защиту линий. Если, например при коротком замыкании завышены номиналы автоматических выключателей по отношению к сечениям отходящих кабельных линий, тока короткого замыкания в линии может не хватить для срабатывания защиты или если даже номиналы автоматических выключателей не завышены по отношению к сечению проводников, но участок кабельной линии слишком длинный, то автоматический выключатель так же может не сработать или сработать за время большее, чем регламентированное, в таком случае может произойти оплавление проводов и возгорание в этой линии. Чтобы этого не допустить и нужно тщательно подходить к этому виду измерений.

Все измеренные значения токов короткого замыкания и сопротивления цепи «фаза-нуль» сравниваются с токами срабатывания электромагнитных расцепителей автоматических выключателей и заносятся в протокол проверки цепи петля «Фаза-нуль». В конце протокола дается заключение о соответствии измеренных результатов требованиям соответствующих нормативных документов.

Петля фаза-ноль – основной замер в сетях 0,4 кВ

Так в электричестве достаточно важным параметром является работоспособность защиты, которая выполняется как при помощи автоматических выключателей, так и при помощи тепловых реле или предохранителей разнообразной конструкции. Для определения работоспособности защиты в сетях 0,4 кВ прежде всего необходимо достоверно оценить возможный ток однофазного короткого замыкания, а сделать это можно как прямым способом, так и косвенными методами.

Этот замер в электричестве носит наименование «Петля Фаза-Ноль», что определяет всю суть проводимого замера, так как сами замеры производятся между фазой и нулём в необходимом месте глухозаземлённой нейтрали. Именно этот замер позволяет учесть все сопротивления, как активные, так и реактивные которые проходит электрический ток от генератора, до потребителя. Причём значение сопротивления в сетях 0,4 кВ значительно отличаются от распространённости электрических линий и количества промежуточных силовых трансформаторов.

Наиболее точным прибором для измерения «Петля Фаза-Ноль» долгое время считалась разработка, сделанная в союзе – это прибор М-416, который меряет ток короткого замыкания в необходимой точке. Более поздняя версия и усовершенствованная является прибор Щ 41160, который значительно безопаснее и в то же время позволяет определять достаточно точные значения сопротивления петли Фаза-ноль.

В настоящее время появилось огромное количество разнообразных измерителей петли Фаза-ноль, что достаточно сложно определиться с преимуществом одних, над другими. При этом следует отметить, что принцип работы данных приборов практически идентичен, и предусматривает создание искусственного короткого замыкания в сети 0,4 кВ. После создания искусственного К.З. производится анализ падения напряжения на внутреннем сопротивлении прибора, после чего выдаётся в виде значения тока или значения сопротивления петли Фаза-ноль на дисплей.

Так что каждый прибор измеряющий петлю Фаза-ноль имеет внутреннее сопротивление, причем, чем оно ниже, тем более точно можно определить значения токов короткого замыкания и несомненно сопротивление петли Фаза-ноль. Но при этом для безопасности персонала достаточно часто устанавливается калиброванное сопротивление с минимальным термическим отклонением, значение которого исчисляется не мили Омами, а Омами. Данная особенность позволяет персоналу делающим измерения, производить замеры, достаточно безопасно для здоровья и жизни, при соблюдении соответствующих правил и норм. Ведь ток, протекающий по измерительной части прибора не превышает десятков ампер, а не носит значения сотен, а то и тысяч ампер. Да, для того чтобы данный прибор был достаточно точным необходимо чтобы в нём измерительная часть была очень чувствительна к изменению напряжения которое измеряется до подключения сопротивления вызывающего искусственное короткое замыкание, так и во время его подключения. Ведь именно по значению отклонения напряжения вычисляется автоматически и ток короткого замыкания, который в аварийном режиме может создаться в этой точке и соответственно сопротивление петли Фаза-ноль.

Коэффициент усиления контура и его влияние на аналоговые системы управления

Аннотация

В этой статье собраны воедино идеи усиления разомкнутого контура, усиления замкнутого контура, усиления и запаса по фазе, стабильности минимального усиления и показано, как эти параметры взаимосвязаны в системе обратной связи . Он рассматривает усиление контура с точки зрения теоретической системы управления, а также практических электронных схем, включая линейные регуляторы.

В статье Боба Добкина 2014 «Новые линейные регуляторы решают старые проблемы», в которой описывается революционный линейный стабилизатор с низким падением напряжения LT3081, предполагается, что его постоянный коэффициент усиления контура улучшает переходные характеристики и абсолютную точность выходного напряжения по сравнению с другими решениями LDO.Это утверждение, хотя и впечатляющее и правдивое, делает важное предположение о понимании инженерами петлевого усиления и о том, что существует четкая связь между постоянным контурным усилением и преимуществами LT3081. К сожалению, усиление контура не так широко признано, как усиление замкнутого или разомкнутого контура.

Без понимания коэффициента усиления контура и его влияния на электронную схему нельзя по-настоящему оценить преимущества LT3081. Эта статья предназначена для инженеров по источникам питания, исследуя влияние коэффициента усиления контура на коэффициент усиления и запас по фазе и связывая их с теоретической системой управления и реальными аналоговыми цепями обратной связи.

Классическим аналоговым строительным блоком является операционный усилитель, и его поведение можно применить к большинству систем управления с обратной связью. Фактически, производительность многих устройств можно упростить, смоделировав их как операционные усилители. Мы можем применить теорию операционных усилителей, скажем, к линейным регуляторам с малым падением напряжения (LDO) и импульсным стабилизаторам, чтобы предсказать стабильность части. На рисунке 1 показана упрощенная схема операционного усилителя.

Рисунок 1. Упрощенная схема операционного усилителя

Входное напряжение подается на усилитель ошибки, который вычитает долю (β) выходного напряжения из V _IN для получения сигнала ошибки.Таким образом, ошибка

.

Этот сигнал ошибки подвергается усилению без обратной связи усилителя (A0) для получения выходного напряжения:

Это преобразовано, чтобы найти коэффициент усиления усилителя с обратной связью:

В большинстве схем операционных усилителей коэффициент усиления разомкнутого контура усилителя очень высок, то есть намного больше, чем «1» в знаменателе, что позволяет использовать приближение коэффициента усиления замкнутого контура:

На рисунке 2 показана традиционная схема операционного усилителя, предсказуемая работа которой зависит от этого приближения усиления.

Рисунок 2. Схема традиционного ОУ

Для любого заданного напряжения на выходе, если коэффициент усиления разомкнутого контура бесконечен, разность напряжений между двумя входными контактами (V _DIFF ) равна нулю, и операционный усилитель регулирует, чтобы поддерживать оба своих входных контакта при одинаковом напряжении. Здесь выход подается обратно на вход через резистивный делитель R1-R2, поэтому доля обратной связи (β) составляет 0,1 (1 кОм / 10 кОм). Из приведенных выше уравнений, если коэффициент усиления разомкнутого контура высокий, коэффициент усиления замкнутого контура схемы приближается к обратной величине, поэтому коэффициент усиления замкнутого контура равен 10.

Эта упрощенная теория операционного усилителя полезна при моделировании множества схем, справедливо для низкочастотных входов, но эта простая модель теряет силу для высокочастотных входов.

Операционный усилитель LT1012 отличается классической зависимостью коэффициента усиления разомкнутого контура от частотной характеристики, показанной на рисунке 3.

Рисунок 3. Коэффициент усиления ОУ LT1012 в разомкнутом и замкнутом контурах в зависимости от частоты

На рисунке 3 вы можете видеть, что усиление разомкнутого контура велико до входной частоты 0,3 Гц, а затем уменьшается со скоростью 20 дБ за декаду.Хотя коэффициент усиления остается очень высоким в широком диапазоне входных частот, наступает момент, когда коэффициент усиления без обратной связи нельзя считать относительно бесконечным. То есть, когда коэффициент усиления разомкнутого контура приближается к усилению замкнутого контура, идеальная модель операционного усилителя, описанная выше, и соответствующие предположения, которые мы сделали о ее характеристиках, начинают терять доверие.

Рассмотрим влияние конечного коэффициента усиления разомкнутого контура на усиление замкнутого контура схемы на рисунке 2. Доля обратной связи (β) равна 1/10, поэтому в идеальной модели операционного усилителя усиление замкнутого контура обратно пропорционально этому , или 10.Если наш операционный усилитель имеет коэффициент усиления без обратной связи 100, расчетное усиление с обратной связью составляет

.

Расчетное усиление замкнутого контура

Прирост по-прежнему составляет примерно 10, но с ошибкой 9%.

Теперь рассмотрите возможность использования того же усилителя, но с обратной связью с единичным усилением. Доля обратной связи (β) равна 1, поэтому идеальное усиление замкнутого контура операционного усилителя должно быть обратным этому, или 1. Если наш операционный усилитель имеет усиление разомкнутого контура, равное 100, это приводит к усилению замкнутого контура

.

Хотя коэффициенты усиления разомкнутого контура этих двух схем одинаковы, ошибка усиления снижается до 1% просто за счет уменьшения усиления замкнутого контура.

Приведенные выше уравнения показывают, что ошибка является функцией того, насколько велик βA ₀ по отношению к члену «1» в знаменателе. Обратите внимание, что только коэффициент усиления без обратной связи не всегда определяет ошибку, но важно произведение коэффициента усиления без обратной связи (A ₀ ) на долю обратной связи (β). Для больших βA ₀ член «1» теряет значение; для βA ₀ , близкого к единице, «1» становится значимой, увеличивая ошибку.

Так что же такое βA ₀ ? На рисунке 3 разница между кривой замкнутого контура (приблизительно 1 / β) и кривой разомкнутого контура (A ₀ ) в логарифмической шкале составляет

.

Таким образом, зазор между кривой усиления без обратной связи и кривой усиления с обратной связью составляет βA ₀ (около 105 дБ при постоянном токе).Ссылаясь на рисунок 1, мы видим, что A ₀ • β — это коэффициент усиления, проходящий через усилитель и контур обратной связи, поэтому βA ₀ — это усиление контура и представляет собой избыточное усиление, доступное в системе. Хотя часто считается, что коэффициент усиления разомкнутого контура усилителя должен быть высоким, чтобы коэффициент усиления ОУ был точным, мы можем видеть, что это не обязательно усиление разомкнутого контура, а усиление контура, которое должно быть высоким. Другими словами, усиление разомкнутого контура должно быть высоким по сравнению с усилением замкнутого контура, чтобы получить точный коэффициент усиления схемы.

Итак, какое влияние конечное усиление разомкнутого контура оказывает на схему операционного усилителя? Базовая теория операционного усилителя утверждает, что два входных напряжения регулируются до одного и того же напряжения, что является подходящим предположением при очень высоких коэффициентах усиления разомкнутого контура, но что происходит, когда усиление разомкнутого контура уменьшается с увеличением частоты сигнала?

Рассмотрим схему на рисунке 2: поскольку коэффициент усиления без обратной связи усилителя уменьшается с увеличением входной частоты, мы видим возрастающее напряжение переменного тока между двумя входными контактами, равное выходному напряжению, деленному на коэффициент усиления без обратной связи.Это не входное напряжение смещения, а небольшое переменное напряжение (V _DIFF ), которое равно выходному напряжению, деленному на коэффициент усиления разомкнутого контура усилителя. Если коэффициент усиления разомкнутого контура равен одному миллиону и у нас на выходе 1 В, тогда V _DIFF составляет 1 мкВ на двух входных контактах. По мере увеличения входной частоты и уменьшения коэффициента усиления разомкнутого контура V _DIFF увеличивается. В крайнем случае, когда коэффициент усиления разомкнутого контура упал до 10, наш V _DIFF становится значительным 100 мВ.

Это то место, где многие неправильно понимают работу операционного усилителя на более высоких частотах переменного тока, когда два входных контакта больше не регулируются на одно и то же напряжение. Напряжение между двумя входными контактами состоит из входного напряжения смещения постоянного тока (которое для простоты мы здесь игнорируем) и V _DIFF . V _DIFF обычно можно игнорировать, но только не на высоких частотах.

Мы знаем, что коэффициент усиления разомкнутого контура представлен как

, и мы знаем, что β представлен

, где V ^— — напряжение на инвертирующем входе, поэтому коэффициент усиления контура определяется как

.

Коэффициент усиления контура сравнивает V ^— (который должен быть равен входному сигналу) с V _DIFF .

Также существует фазовый сдвиг, связанный с V _DIFF . Кривая усиления без обратной связи на рисунке 3 идентична отклику фильтра нижних частот. Частота прерывания составляет 0,3 Гц, после чего усиление снижается до 20 дБ за декаду, а затем — 1 МГц, после чего усиление снижается до 40 дБ за декаду. На рисунке 4 показан фильтр нижних частот с такими же частотами излома.

Рисунок 4. Фильтр низких частот с частотной характеристикой, которая соответствует кривой усиления разомкнутого контура на рисунке 2

Передаточная функция фильтра нижних частот одинарного порядка (состоящего из R1 и C1) определяется как

Как показывает опыт, для фильтра нижних частот одинарного порядка на одной десятой частоты излома фазовый сдвиг примерно равен нулю.На каждой частоте обрыва фаза сдвигается на –45 ° (фазовое отставание), а при десятикратной частоте обрыва фазовый сдвиг составляет примерно –90 °, оставаясь на более высоком уровне. Если вторая частота прерывания составляет 1 МГц, то при 100 кГц общий фазовый сдвиг фильтра составляет примерно –90 °, на 1 МГц общий фазовый сдвиг составляет –135 °, а на 10 МГц общий фазовый сдвиг составляет примерно –180 °.

Поскольку усиление без обратной связи усилителя ведет себя одинаково, хотя входное и выходное напряжения на Рисунке 2 синфазны, существует фазовый сдвиг между V _DIFF и V _OUT , связанный с фазовым сдвигом коэффициент усиления разомкнутого контура усилителя.Опять же, поскольку V _DIFF обычно невелик, мы можем игнорировать его, но по мере увеличения входной частоты увеличение V _DIFF , не совпадающее по фазе с входным напряжением, может привести к проблемам со стабильностью. Кривая усиления разомкнутого контура на Рисунке 3 не представляет проблем со стабильностью, но легко представить, что если бы частота второго разрыва была на гораздо более низкой частоте, чем 1 МГц, наша схема теперь имела бы увеличивающийся V _DIFF , который имеет потенциал быть на 180 ° не в фазе с входным напряжением, что, безусловно, повлияет на стабильность.

LTspice — полезный инструмент для анализа эффектов фазового сдвига на различных частотах. На рисунке 5a показано отставание выходного напряжения V _DIFF на 90 ° на частоте 1 кГц.

Рисунок 5а. V _OUT Отставание V _DIFF по фазе на 90 ° при 1 кГц

Если входная частота увеличивается с 1 кГц до 10 кГц, V _DIFF увеличивается в 10 раз, но отставание по фазе остается 90 °, что указывает на то, что мы далеко не приблизились ко второй частоте прерывания коэффициента усиления разомкнутого контура.Это показано на рисунке 5b. Когда входная частота приближается к 1 МГц, фазовая задержка начинает увеличиваться выше 90 °, и V _DIFF соответственно увеличивается.

Рисунок 5б. V _OUT Отставание V _DIFF по фазе на 90 ° при 10 кГц

Таким образом, можно увидеть, что V _DIFF может иметь значение, сравнимое с входным напряжением и сдвигом на 180 ° по фазе с входным напряжением — для того, чтобы цепь колебалась, коэффициент усиления вокруг контура должен быть равен единице и фазовый сдвиг вокруг контура должен составлять 180 °.Если V _DIFF подвергается усилению без обратной связи усилителя (A ₀ ), то ослаблению цепи обратной связи, (β), мы можем видеть, что это усиление контура (βA ₀ ) и его фазы, которые определяют устойчивость системы.

Рассматривая схему на рисунке 2, операционный усилитель усиливает напряжение между своими входами (V _DIFF ), и это подвергается усилению βA ₀ , создавая напряжение на уровне V ^–. Если коэффициент усиления контура равен 1, это означает, что напряжение на V ^— такое же, как V _DIFF , таким образом, амплитуда V _DIFF не изменилась при прохождении через контур.Если он претерпел сдвиг фазы на 180 ° и V _DIFF не изменился по амплитуде, цепь будет колебаться. Пуристы могут возразить, что фазовый сдвиг должен составлять 360 °, и эти дополнительные 180 ° обеспечиваются инвертирующим входным контактом.

Кстати, если схема на Рисунке 2 имеет высокий коэффициент усиления, это означает, что резисторы обратной связи значительно ослабляют выходное напряжение. Большая часть фазового сдвига происходит в усилителе (поскольку резисторы обратной связи не имеют реактивных компонентов и, следовательно, не имеют фазового сдвига), поэтому чем ниже коэффициент усиления, тем большее «сдвинутое по фазе» выходное напряжение появляется на инвертирующем входе, что увеличивает вероятность нестабильности.Вот почему некоторые усилители имеют минимальную стабильность усиления. Если вы уменьшите коэффициент усиления ниже определенной точки, на инвертирующем выводе появится больше сдвинутого по фазе выходного напряжения, поэтому схема будет более подвержена колебаниям.

Стоит рассмотреть работу схемы на Рисунке 2 для различных коэффициентов усиления контура и фазовых сдвигов.

На низких частотах, когда усилитель имеет большое усиление контура, V _DIFF невелик и имеет фазовый сдвиг –90 ° по сравнению с напряжением на инвертирующем входе (V ^— ).В этой ситуации напряжение на инвертирующем входе падает до V _DIFF , поэтому V _DIFF можно игнорировать. Однако, если фазовый сдвиг V _DIFF составляет –180 ° по отношению к V ^— , и есть усиление в контуре, мы можем видеть, что любое напряжение на V _DIFF усиливается при перемещении по контуру. и инвертированный, затем усиленный и инвертированный, поэтому цепь колеблется. Для поддержания колебаний в схеме должно быть только единичное усиление контура. Насколько близко V _DIFF приближается к –180 °, когда схема имеет единичный коэффициент усиления контура, является мерой запаса по фазе схемы и говорит нам, насколько близка к точке нестабильности фаза схемы.Схема с фазовым сдвигом –120 ° имеет запас по фазе 60 °.

Точно так же, если V _DIFF имеет фазовый сдвиг -180 ° по отношению к V ^—, но испытывает затухание при прохождении через контур, напряжение, возвращающееся к V ^—, будет меньше, поэтому любые потенциальные колебания останавливаются из-за отсутствия усиления контура. Сколько затухания V _DIFF испытывает при прохождении через контур (когда фазовый сдвиг составляет –180 °), является мерой запаса по усилению схемы и говорит нам, насколько ниже единицы коэффициент усиления контура схемы, когда фаза сдвиг –180 °.Схема с затуханием в контуре 10 дБ, когда V _DIFF составляет –180 °, имеет запас усиления 10 дБ.

Все вышеперечисленное может быть связано с теорией управления и блок-схемой на рисунке 1. Мы знаем, что коэффициент усиления замкнутого контура системы обратной связи равен

.

, где βA ₀ — контурное усиление системы. Если βA ₀ имеет фазовый сдвиг –180 ° и единичное усиление, знаменатель становится равным нулю на одной определенной частоте, и схема колеблется на этой частоте.Если βA ₀ велико, но не имеет фазового сдвига -180 °, знаменатель не равен нулю и цепь не колеблется — у нас есть достаточный запас по фазе. Точно так же, если βA ₀ меньше единицы, но имеет фазовый сдвиг -180 °, схема не колеблется — у нас есть достаточный запас по усилению.

Итак, теперь мы можем видеть, что мы связали усиление разомкнутого контура, усиление замкнутого контура, усиление контура, запас усиления и запас по фазе, а также объяснили это в области теории управления и области теории цепей.

Так как это относится к цепям питания? Большинство систем питания можно смоделировать как схему операционного усилителя. На рисунке 6 показан линейный регулятор LT1086. Мы видим, что в схеме есть два резистора обратной связи, которые обеспечивают часть выходного напряжения на выводе ADJ (который является инвертирующим входом внутреннего операционного усилителя). Неинвертирующий терминал привязан к внутреннему опорному напряжению.

Рисунок 6. Традиционный линейный регулятор (LT1086)

Как обсуждалось выше, точность усиления усилителя определяется контурным усилением усилителя: чем больше контурное усиление в усилителе, тем выше точность усиления.

Увеличение выходного напряжения LT1086 идентично увеличению коэффициента усиления с обратной связью операционного усилителя. На рисунке 7 показан эффект увеличения коэффициента усиления с обратной связью с 20 дБ до 80 дБ. Если усиление контура представлено разностью между кривой усиления разомкнутого контура и кривой усиления замкнутого контура, увеличение выходного напряжения LT1086 уменьшает усиление контура, снижая абсолютную точность выходного напряжения. Еще одним недостатком увеличения выходного напряжения является уменьшение частотной характеристики схемы (в данном случае от 100 кГц до 100 Гц), поэтому страдает переходная характеристика нагрузки.

Рисунок 7. Зависимость усиления напряжения от частоты

Семейство линейных регуляторов LT308x заменяет традиционную архитектуру LDO на ту, что показана на рисунке 8.

Рис. 8. Линейный регулятор LT3080 использует нетрадиционную архитектуру для повышения точности и переходных характеристик

LT3080 использует внутренний источник тока для создания напряжения на внешнем резисторе R _SET . Затем это напряжение подается на буфер с единичным усилением для создания выходного напряжения.Это имеет ряд последствий.

Внутренний операционный усилитель работает с постоянным единичным коэффициентом усиления с обратной связью, с выходным напряжением, установленным значением резистора R _SET на «входе» операционного усилителя.

Сравните LT3080, показанный на рисунке 7, с традиционной схемой операционного усилителя, показанной на рисунке 6. Выходное напряжение LT1086 на рисунке 6 изменяется путем изменения резисторов обратной связи (и, следовательно, коэффициента усиления с обратной связью) LT1086. Сравните это с LT3080, работающим с постоянным усилением замкнутого контура, где «входное» напряжение усилителя изменяется, задаваемое напряжением на R _SET .Если коэффициент усиления замкнутого контура остается неизменным, коэффициент усиления контура остается неизменным, поэтому схема обеспечивает хорошую абсолютную точность даже при высоких выходных напряжениях. Кстати, именно поэтому компоненты компенсации контура в преобразователе постоянного / постоянного тока всегда имеют последовательную емкость. Выход усилителя ошибки является источником тока, а последовательная емкость на постоянном токе имеет высокий импеданс, что обеспечивает высокий коэффициент усиления на постоянном токе в компенсационном контуре.

Еще одним следствием сохранения неизменного коэффициента усиления контура является то, что частотная характеристика остается неизменной и не приносится в жертву при высоких выходных напряжениях, поэтому компонент может быстро реагировать на переходные процессы нагрузки.

Еще одно преимущество, представляющее особый интерес в свете постоянно уменьшающегося напряжения питания, заключается в том, что компоненты LT308x могут выдавать выходное напряжение до 0 В. Традиционные LDO-стабилизаторы не могут устанавливать выходное напряжение ниже внутреннего опорного напряжения, тогда как путем замыкания RSET на части LT308x выходное напряжение может быть установлено на уровне 0 В.

Семейство LDO LT308x, благодаря их постоянному высокому коэффициенту усиления контура, отличается более высокой точностью выходного напряжения и переходной характеристикой, чем традиционные LDO.Их также можно использовать способами, недоступными для традиционных LDO, например, для установки выхода на 0 В или их параллельного включения для работы с более высоким током.

% PDF-1.3 % 993 0 объект > эндобдж xref 993 92 0000000016 00000 н. 0000002192 00000 н. 0000002345 00000 н. 0000003074 00000 н. 0000003552 00000 н. 0000003618 00000 н. 0000003945 00000 н. 0000004261 00000 н. 0000004426 00000 н. 0000004506 00000 н. 0000004647 00000 н. 0000004727 00000 н. 0000005178 00000 п. 0000005258 00000 н. 0000005679 00000 н. 0000005759 00000 н. 0000006185 00000 п. 0000006265 00000 н. 0000006603 00000 п. 0000006683 00000 п. 0000006763 00000 н. 0000007038 00000 п. 0000007395 00000 н. 0000007897 00000 п. 0000007977 00000 п. 0000008412 00000 н. 0000008492 00000 н. 0000008788 00000 н. 0000008868 00000 н. 0000008948 00000 н. 0000009028 00000 н. 0000009106 00000 н. 0000009380 00000 п. 0000009850 00000 н. 0000010274 00000 п. 0000010354 00000 п. 0000010434 00000 п. 0000010512 00000 п. 0000010709 00000 п. 0000010909 00000 п. 0000011106 00000 п. 0000011304 00000 п. 0000011503 00000 п. 0000011702 00000 п. 0000011901 00000 п. 0000012102 00000 п. 0000012304 00000 п. 0000012502 00000 п. 0000012705 00000 п. 0000012906 00000 п. 0000013113 00000 п. 0000013314 00000 п. 0000013513 00000 п. 0000013709 00000 п. 0000013918 00000 п. 0000014119 00000 п. 0000014316 00000 п. 0000014521 00000 п. 0000014718 00000 п. 0000014922 00000 п. 0000015131 00000 п. 0000015327 00000 п. 0000015521 00000 п. 0000015770 00000 п. 0000015953 00000 п. 0000015976 00000 п. 0000017039 00000 п. 0000017062 00000 п. 0000018022 00000 п. 0000018045 00000 п. 0000018880 00000 п. 0000018903 00000 п. 0000019688 00000 п. 0000019711 00000 п. 0000020543 00000 п. 0000020566 00000 п. 0000021464 00000 п. 0000021487 00000 п. 0000022383 00000 п. 0000022406 00000 п. 0000023352 00000 п. 0000024577 00000 п. 0000024787 00000 п. 0000024995 00000 п. 0000026223 00000 п. 0000026444 00000 п. 0000026519 00000 п. 0000027740 00000 п. 0000028971 00000 п. 0000029169 00000 п. 0000002496 00000 н. 0000003051 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 994 0 объект > эндобдж 995 0 объект > / Кодировка> >> / DA (/ Helv 0 Tf 0 г) >> эндобдж 1083 0 объект > ручей Hb»d`

Принципы управления

Трехфазное управление мощностью с перекрестным тиристором через ноль Принципы управления

Управление мощностью с трехфазным перекрестным тиристором через ноль

ТРЕХФАЗНЫЙ, НУЛЕВОЙ КРЕСТНЫЙ регулятор мощности SCR

Термин Zero-Cross SCR включается только тогда, когда мгновенное значение синусоидальной волны равно нулю.Мощность применяется для ряда непрерывных полупериодов, а затем удаляется для ряда полупериодов. Частота циклов включения-выключения может быть чрезвычайно высокой. быстро, потому что нет ограничений на количество операций переключения SCR может выполнять. Следующие модели подходят для приложений с тремя фазами, требования нулевого креста.

ДВУХНОПОЧНЫЙ КОНТРОЛЛЕР

МОДЕЛЬ	НАПРЯЖЕНИЕ	ТОК	КОМАНДА	ОСОБЕННОСТИ	УТВЕРЖДЕНИЕ
3020 Технические характеристики	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	4/20 мА	Компактный, с питанием от контура 4/20 мА	Зарегистрировано в UL
3021A Технические характеристики	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	Большинство команд	Компактный	Зарегистрировано в UL
3021B	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	Большинство команд	Компактный, Sync-Guard	Зарегистрировано в UL
3023	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	4/20 мА	Компактный, пропорциональный по времени, питание от контура 4/20 мА	Зарегистрировано в UL
3024 Технические характеристики	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	От 3 до 32 В постоянного тока	Компактный	Зарегистрировано в UL
3024A Технические характеристики	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	от 90 до 280 В перем. Тока	Компактный	Зарегистрировано в UL
3027 Технические характеристики	от 120 до 575	от 85 до 1000	Большинство команд	Sync-Guard, Trans-Guard	Внесено в список UL до 425 А
3031	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	От 1 до 5 В постоянного тока и потенциометра.	Компактный	Зарегистрировано в UL
3037 Технические характеристики	208 к 575	от 85 до 750	Большинство команд	Обнаружение короткого замыкания тиристора	Внесено в список UL до 425 А

ТРЕХНИГОВЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ

МОДЕЛЬ	НАПРЯЖЕНИЕ	ТОК	КОМАНДА	ОСОБЕННОСТИ	УТВЕРЖДЕНИЕ
3320	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	4/20 мА	Компактный, с питанием от контура 4/20 мА	Зарегистрировано в UL
3321A	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	Большинство команд	Компактный	Зарегистрировано в UL
3324	от 120 до 575	от 10 до 40 и 70	От 3 до 32 В постоянного тока	Компактный	Зарегистрировано в UL
3337	208 к 575	от 200 до 600	Большинство команд	Обнаружение короткого замыкания тиристора	–

Однофазный, фазовый угол Однофазный, нулевой крест
Трехфазный, фазовый угол Специальные контроллеры и аксессуары
DIN-Pak твердотельное реле

---

McGoff-Bethune, Inc.
5970 Unity Drive Suite A
Norcross, GA 30071
770-840-9811 800-303-4705 Факс: 770-840-7514
McGoff-Bethune, Inc.
5970 Unity Drive Suite A
Norcross, GA 30071
770-840-9811 800-303-4705 Факс: 770-840-7514
[email protected]
www.mcgoff-bethune.com

---

Ридли Инжиниринг | — Требования к стабильности контура

Введение

В этой статье Dr.Ридли продолжает тему измерения частотной характеристики импульсных источников питания. В этой шестой статье обсуждаются меры относительной стабильности, которые могут быть получены с помощью контура усиления источника питания.

Запас по фазе контура управления

В предыдущих статьях этой серии было показано, как проводить успешные измерения частотной характеристики источников питания, включая усиление контура. На рисунке 1 показана стандартная испытательная установка для измерения коэффициента усиления контура, описанная в предыдущих статьях этой серии [1].

Рисунок 1: Измерение коэффициента усиления разомкнутого контура с электронным разрывом контура.

На рисунке 2 показан типичный измеренный коэффициент усиления контура, где коэффициент усиления монотонно уменьшается с частотой. В этом случае определения устойчивости достаточно ясны. На частоте кроссовера, где усиление пересекает 0 дБ, мы измеряем, на сколько градусов фаза превышает -180 градусов. Это измерение определяется как запас по фазе.

(Обратите внимание, что когда вы измеряете контур с помощью схемы на Рисунке 1, измерение даст запас по фазе
напрямую, без необходимости измерять его от -180 градусов.Это связано с тем, что испытательная установка для измерения включает дополнительную инверсию, которая не была частью первоначальной теории Боде для петлевого усиления. )

Рисунок 2: Нормальное усиление контура с монотонным уменьшением усиления с частотой

Запас по фазе для коэффициента усиления контура на Рисунке 2 составляет приблизительно 70 градусов. Этого запаса по фазе относительно легко достичь для преобразователя, управляемого по току, с консервативной частотой кроссовера.

Разработчики в разных отраслях промышленности имеют разные стандарты требований к фазному запасу.Для надежных источников питания военного или авиакосмического назначения они ищут запас по фазе в наихудшем случае от 60 до 90 градусов. Для многих практических источников запас по фазе в наихудшем случае 50 градусов является стандартом, который я использую в коммерческих проектах. Источник питания будет демонстрировать небольшое количество затухающего звона с этим запасом по фазе, но с очень широким диапазоном линии и нагрузки часто невозможно добиться большего, чем 50 градусов, при любых условиях линии, нагрузки и температуры, без серьезного ущерба. переходная производительность.Меньше 45 градусов — серьезный повод для беспокойства.

Сегодня многие компании забыли о том, что такое петли измерения и есть хороший запас по фазе. Нередко можно увидеть конструкции с запасом по фазе менее 30 градусов. Хотя единый блок, спроектированный подобным образом, может быть номинально стабильным, весь смысл хорошего запаса по фазе состоит в том, чтобы гарантировать, что все блоки питания, производимые в больших количествах, будут стабильными, и так будет оставаться в этом состоянии на протяжении всего срока службы.

Оптимизация контура для получения хорошего запаса по фазе требует времени и некоторых инженерных затрат.Возможно, для добросовестного проектирования потребуется 5 человеко-дней работы. Это очень небольшая цена по сравнению со стоимостью отзыва продукта, вызванного колебаниями.

Коэффициент усиления контура управления

Оценка стабильности — это не только запас по фазе. Запас по фазе относится только к одной частоте, точке кроссовера. Он не дает информации о других частотах, которые могут вызвать проблемы с изменением параметров в системе обратной связи. Помимо кроссовера петли, важно смотреть на запас усиления.Это определяется как величина усиления ниже 0 дБ, когда фаза достигает -180 градусов. Допустимый запас усиления 10 дБ. Это позволяет изменять параметры, которые могут привести к изменению коэффициента усиления контура примерно в 3 раза, прежде чем система станет нестабильной.

Запас усиления для контурного усиления на Рисунке 2 составляет приблизительно 17 дБ, что является хорошим значением для надежной и консервативной системы управления.

Преобразователи точки нагрузки

часто очень сильно повышают частоту кроссовера источника питания, чтобы минимизировать емкость на выходе.При этом они часто заканчиваются петлей с очень малым запасом усиления, и система может оказаться на грани нестабильности, даже если запас по фазе при номинальных условиях является приемлемым. Это не очень хорошая практика проектирования.

Условно устойчивые системы

При проектировании источников питания довольно часто встречаются контуры, которые являются условно стабильными. Пример такого контура показан на рисунке 3. Условно стабильной системой является система, в которой фазовая задержка контура превышает -180 градусов, в то время как в контуре все еще есть усиление.Это обычное явление при управлении в режиме напряжения, когда фаза резко падает вокруг резонансной частоты, а затем восстанавливается с эффектом реальных нулей, добавленных в компенсацию. Это также обычное явление в контуре обратной связи схем коррекции коэффициента мощности, и его часто невозможно избежать.

Рисунок 3: Контурное усиление с фазовой задержкой более 180 градусов на низких частотах. Система по-прежнему стабильна.

В контуре на Рисунке 3 коэффициент усиления составляет от 20 до 40 дБ, показанный красным, когда фаза падает ниже -180 градусов.Проблем с такой системой нет. Пока имеется достаточный запас по усилению и по фазе, управление будет надежным.

На рисунке 3 запас по фазе составляет около 50 градусов, а запас по усилению выше частоты кроссовера составляет около 15 дБ.

Мы также должны позаботиться о запасе по фазе слева от кроссовера. Это мера того, насколько необходимо уменьшить усиление _, из-за изменений параметров, прежде чем система станет нестабильной. Можно видеть, что в этом примере нет проблем, поскольку он имеет запас усиления более 20 дБ на нескольких кГц.

Контурные коэффициенты усиления с несколькими частотами кроссовера

В схемах питания часто встречаются контуры с более чем одной частотой кроссовера, как показано на рисунке 4. Если контур пересекает несколько раз, стабильность определяет последний кроссовер (тот, который имеет самую высокую частоту).

Рисунок 4: Измерение коэффициента усиления контура с несколькими частотами пересечения.

На рисунке 4 запас по фазе на первой частоте кроссовера (около 9 кГц) очень хороший, примерно 65 градусов.Однако петля пересекает еще два раза, каждый раз с фазовой задержкой более 180 градусов, поэтому эта система будет нестабильной.

Существует множество систем, которые могут иметь несколько переходов. Три типичных примера:

• Системы управления в токовом режиме, в которых субгармонические колебания не демпфируются должным образом с помощью достаточной компенсационной кривой.
• Преобразователи, которые имеют нули RHP в своей передаточной функции управления, что приводит к выравниванию усиления.
• Преобразователи с неправильным демпфированием входных фильтров перед thsub.

Для петлевого усиления, показанного на Рисунке 4, либо форма компенсации должна быть изменена, чтобы предотвратить увеличение усиления на высоких частотах, либо частота кроссовера должна быть значительно уменьшена, чтобы избежать нестабильности.

Сводка

Каждый блок питания имеет уникальный контур управления, который может значительно изменяться в зависимости от линии, нагрузки, температуры и компонентов. Важно измерить контур и убедиться, что запасы по усилению и фазе правильно рассчитаны для надежного источника питания.Необходимо изучить полное усиление контура, а не только область кроссовера, чтобы гарантировать, что система всегда будет стабильной.

Необычные коэффициенты усиления контура относительно обычны при проектировании источников питания, что приводит к условно стабильным системам и контурам с множественными пересечениями. Анализатор AP300 позволяет быстро и чисто измерить все такие петли.

Комплекс моделирования неминимальных фазовых нулей в механизмах изгиба | J. Dyn. Систем., Измер., Контроль.

Кинематическая нелинейность уравнений.(1) и (2) могут быть включены в вывод уравнений движения для механизма изгиба, включающего параллелограммные или двойные параллелограммные модули изгиба. Чтобы исследовать, как динамический отклик частотной области изменяется в зависимости от рабочей точки, эти нелинейные зависимости могут быть линеаризованы относительно произвольной рабочей точки. Но это потенциально чревато преждевременной линеаризацией. Чтобы проверить эту возможность, мы сохраняем нелинейные кинематические соотношения на протяжении всего вывода динамических уравнений движения и линеаризуем последние в конце.Результаты оказываются такими же, как и при линеаризации самих кинематических соотношений в начале [45].

Таким образом, определяя Y _ij = Y _i — Y _j , используя нижний индекс « o » для обозначения номинальных значений в рабочей точке и строчные буквы для обозначения отклонения от этих номинальных значений. , Уравнение (1) становится

Xio + xi− (Xjo + xj) = — 0,6 (Yijo + yij) 2 / L

(3) Поскольку номинальные значения по-прежнему связаны формулой.(1), уравнение. (3) можно линеаризовать при малых отклонениях от номинальных значений

xi − xj = −1,2 (Yijo / L) yij≜ − α⋅yij

(4)

Здесь α — коэффициент связи , который зависит от рабочей точки Y _ijo и фиксирует связь между координатами смещения оси X и Y .

Затем, с целью исследования нулей CNMP в механизмах изгиба XY , которые имеют несколько строительных блоков DPFM, мы выбираем простой типичный механизм изгиба, показанный на рис.3, чтобы изначально ограничить сложность моделирования и обеспечить физическое понимание наблюдаемых динамических явлений. Тем не менее, эта конструкция отражает все существенные атрибуты более сложных механизмов изгиба (например, рис. 1). Компоновка включает наименьшее количество симметрично расположенных DPFM (то есть два), необходимое для создания нескольких (то есть двух) близко расположенных режимов, связанных с кинематическим ограничением вторичных ступеней (двух и трех). Этот механизм позволяет ступени ① перемещаться в направлениях X и Y .Первое происходит из-за направляющих подшипников X (обозначенных роликами) на ступенях ④ и ⑤, а второе — из-за больших деформаций изгиба балок в двух DPFM. Большая деформация приводит к геометрической нелинейности и связанной с ней связи между перемещениями X и Y , упомянутыми ранее. Для этого механизма рабочая точка определяется статическим смещением ступени 1 в направлении Y относительно земли ( Y _{1 o} ), вызванным постоянной силой F _{Y 1 o} .Таким образом, неколокационный перенос от направленной силы X P на ступени ④ к смещению X ступени ① ( X ₁ ) может быть исследован для различных значений Y _{1 o} . Фактически, этот простой механизм представляет собой часть (обозначенную большим пунктирным прямоугольником) более сложного механизма XY на рис. 1 (а).

Пять ступеней имеют восемь координат смещения, как показано на рис.3; Строчные версии этих координат представляют собой соответствующие отклонения относительно рабочей точки. Кроме того, эти координаты связаны четырьмя кинематическими соотношениями (уравнение (4)), по одному для каждого параллелограмма. Таким образом, этот механизм имеет 4DOF и поэтому в данной статье упоминается как простой репрезентативный механизм 4DOF (SR4DOF). Координаты смещения x ₁ , y ₁ , y ₂ и y ₃ выбраны для этого анализа, чтобы можно было изучить смещение ступени X ① и Y смещений ступеней ② и ③ относительно ступени.

Предполагая сосредоточенный параметр Y жесткости на изгиб для каждого из параллелограммов ( k ₁₂ , k ₂₄ , k ₁₃ и k ₃₅ ), уравнения движение для SR4DOF может быть получено следующим образом:

Mz¨ + Kz = Qz = [x1y1y2y3] T и Q = [1α − 2α0] T⋅PM = [m1 + m2 + m3 + m4 + m5α (m2 + m4 −m3 − m5) −α (m2 + 2m4) α (m3 + 2m5) α (m2 + m4 − m3 − m5) m1 + α2 (m2 + m3 + m4 + m5) −α2 (m2 + 2m4) −α2 ( m3 + 2m5) −α (m2 + 2m4) −α2 (m2 + 2m4) m2 + α2m2 + 4α2m40α (m3 + 2m5) −α2 (m3 + 2m5) 0m3 + α2m3 + 4α2m5] K = [k4 + k5α (k4− k5) −2αk42αk5α (k4 − k5) k12 + k13 + α2 (k4 + k5) −2α2k4 − k12−2α2k5 − k13−2αk4−2α2k4 − k124α2k4 + k24 + k1202αk5−2α2k5 − k1304α2k] + 50003α2k Следует отметить, что координаты смещения в нижнем регистре в приведенных выше уравнениях движения представляют собой небольшие отклонения от соответствующих номинальных значений рабочих точек.На основе этих уравнений можно получить передаточную функцию G ( с ) из входной силы P до выходного смещения x ₁ для различных значений α , которое зависит от Y _{1 o}

В приведенной выше матрице жесткости жесткость на изгиб в направлении Y для каждого параллелограмма ( k ₁₂ , k ₂₄ , k ₁₃ и k ₃₅ ) номинально составляет 24 EI / L ³ , где E — модуль изгиба, L — длина балки, а I — второй момент площади вокруг оси Z [23].Для получения численных результатов мы используем те же размеры, что и для механизма изгиба XY на рис. 1 (а) (см. Таблицу 3 в приложении). Кроме того, хотя это и не включено в приведенный выше вывод, предполагается, что небольшие номинальные значения демпфирования позволяют избежать сингулярностей при численном моделировании. Хотя SR4DOF должен быть симметричным, существует возможность параметрической асимметрии между ( м ₄ и м ₅ ), ( м ₂ и м ₃ ), ( k ₄ и k ₅ ), или ( k ₁₂ , k ₂₄ , k ₁₃ и k ₃₅ ) в результате конечного производства допуски.Первоначально мы предполагаем, что параметры идеально симметричны; но вышеупомянутая модель с сосредоточенными параметрами позволяет нам изучить влияние асимметрий в разд. 4.2.

Последние три из четырех прогнозируемых режимов показаны на рис. 4 (относительно смещенной конфигурации / рабочей точки на рис. 3), в то время как все режимы количественно определены в таблице 1. Есть три ключевых наблюдения: (1) Первый режим (не показан на рис. 4) — это режим «твердого тела», в котором все ступени вместе вибрируют в направлении X за счет пружин k ₄ и k ₅ ; (2) вторая мода связана с синфазными колебаниями направления Y ступеней, ② и ③; и (3) третья и четвертая моды в первую очередь связаны с колебаниями направления Y двух вторичных ступеней (② и ③) в противоположных и одинаковых направлениях, соответственно, с собственными частотами, близкими друг к другу.

Третий и четвертый режимы возникают из-за недостаточных ограничений вторичных ступеней DPFM. Когда Y _{1 o} = 0 (т. Е. α = 0), вибрация вторичных ступеней не вызывает движения в направлении X ступени ①. Следовательно, эти два режима не наблюдаются в передаточной функции G ( с ). Однако, когда Y _{1 o} ≠ 0, смещения DPFM X и Y соединяются, что по-разному влияет на третий и четвертый режимы.Для третьего режима колебания Y двух вторичных ступеней связаны с колебаниями X ступени ①. Однако в четвертом режиме две вторичные ступени имеют одинаковую амплитуду и фазу вибрации в направлении Y , что приводит к отмене связи на ступени ① в направлении X . Вместо этого соединение приводит к колебаниям в направлении X на ступенях ④ и ⑤ (рис. 4 (c)). Таким образом, когда параметры симметричны, но Y _{1 o} ≠ 0, третья мода проявляется в передаточной функции G ( с ), а четвертая мода остается ненаблюдаемой.

3. Вейвлеты и полярность | Knowledgette

— В этой статье мы обсудим вейвлеты и полярность более подробно. Как мы отмечали в последней статье Knowledgette, если у вас есть вейвлет и каротаж импеданса, простая свертка этих двух данных сгенерирует синтетическую сейсмограмму. Поэтому совершенно необходимо углубить наше понимание вейвлетов. Обратите внимание, что мы говорим о «сейсмических вейвлетах», не путать с «математическими вейвлетами». Теория всплесков в математике, хотя и очень полезна в геофизике, не связана с сейсмическими всплесками.Это просто неудачное и сбивающее с толку использование одного и того же имени. Типичный исходный вейвлет от пневматической пушки или динамита является причинным. То есть до нулевого момента времени энергии нет, динамит молчит, пока не взорвется. Как оказалось, эти причинные вейвлеты также имеют минимальную фазу. Что это обозначает? Что такое фаза вейвлета? Что ж, наша маленькая вейвлетная закорючка может быть полностью представлена ​​тремя другими величинами, полученными с помощью преобразования Фурье: частотный спектр, фазовый спектр и масштаб амплитуды.С точки зрения интерпретатора сейсмических данных, есть два важных факта об этих вейвлетах источника с минимальной фазой. Во-первых, точка нулевого времени вейвлета, когда энергия сначала поднимается выше нуля, — это место, где должно быть зафиксировано отражение. Это трудное место для выбора, поэтому оно может вызвать практические трудности. Во-вторых, вейвлет источника динамита или пневматической пушки имеет тенденцию быть очень длинным и петлевым, так что каждый отражающий интерфейс будет создавать длинную серию петель, что затрудняет, если не делает невозможным, отличить геологию от артефактов сбора данных.Обратите внимание, как вся энергия в показанном вейвлете направлена ​​вперед. Так что же делать? В последней статье Knowledgette мы обсуждали свертку, комбинируя вейвлет с геологией для получения сейсмических данных. Наши находчивые сейсмические процессоры могут выполнять за нас обратный процесс: деконволюцию, вычисление входного вейвлета и затем замену его более коротким вейвлетом с лучшими характеристиками. Если все сделано правильно, деконволюция должна удалить все колебания вейвлета от импульса к выстрелу, часто возникающие на суше, а также удалить большинство дополнительных петель из исходного вейвлета.Кроме того, новый вейвлет всегда должен иметь нулевую фазу, что означает, что вейвлет симметричен, а нулевой момент времени центрируется на пике или впадине, с которого начинается вейвлет. Так что это больше не причинный вейвлет, все происходит до нулевого времени, но это нормально. С этим вейвлетом гораздо проще интерпретировать. Давайте углубимся в фазу вейвлета и рассмотрим вращение фазы вейвлета. Если мы возьмем греховную волну и добавим к ней постоянный угол, мы «повернем» греховную волну. Пики и впадины перемещаются во времени.Мы можем сделать то же самое с сейсмическим вейвлетом. На слайде мы начинаем с красивого вейвлета с нулевой фазой, а затем начинаем добавлять к нему фазу с постоянными приращениями в 30 градусов. Зеленым цветом мы показываем огибающую, внутри которой всегда остается вейвлет, независимо от поворота. Кстати, тридцать градусов — это примерно предел того, что можно увидеть невооруженным глазом. Вращения меньшего размера очень трудно увидеть. Здесь мы видим четыре идентичных вейвлета, фазы которых повернуты на 30, 60 и 90 градусов.Краткое обсуждение аналитических вейвлетов. Есть несколько формулировок, которые дают вещи, похожие на вейвлеты, в частности вейвлеты Рикера и Косинус Белла. Лично я не являюсь их поклонником, особенно Ricker. По моему опыту, они не очень хорошо воспроизводят настоящие вейвлеты, поэтому я их не использую. Обычно они увеличивают боковые доли. Однако есть и те, кто ими клянутся. Как говорится, ваш пробег может отличаться. Самая важная и самая сложная тема вейвлетов — это полярность.Когда представлен хороший сейсмический разрез, что представляет собой положительный пик вейвлета? Означает ли это увеличение коэффициента отражения? Или уменьшение? Это, конечно, фундаментальный вопрос и абсолютно ключ к правильной интерпретации чего-либо, кроме грубой структуры. SEG определил, что для вейвлета с нулевой фазой положительный коэффициент отражения представлен центральным пиком, то есть положительным числом. Однако во многих компаниях и во многих бассейнах это соглашение фактически отменено, поэтому на него нельзя полагаться.Кроме того, поскольку единственная разница между сейсмическими разрезами положительной полярности и отрицательной полярности — это умножение на минус один, обработка может легко ошибиться. Таким образом, с практической точки зрения интерпретатор никогда не может поверить в то, что полярность соответствует заявленной, но должен проверить ее, посмотрев на отражатель на дне воды, сделав привязку к колодцу или каким-либо другим способом. Так почему мы заботимся о вейвлете и его фазе? Для структурных креплений скважин, если у нас неправильная полярность вейвлета, наша привязка может быть легко разорвана петлей, что составляет примерно 30 метров или 100 футов.Это, безусловно, может внести значительную ошибку в структурную интерпретацию, а также ввести интерпретатор в неправильный цикл, что сделает привязку циклов и весь процесс интерпретации трудным и подозрительным. Конечно, для количественной интерпретации, когда интерпретатор пытается связать сейсмический отклик со свойствами породы и флюида, неправильная фаза вейвлета может сделать практически невозможным создание связной истории, поскольку все сейсмические импедансы будут неверными. Точно так же фазовая проблема нарушит стратиграфическую интерпретацию, где тонкие изменения в форме петли часто сигнализируют о важных стратиграфических изменениях.Если цикл изначально неправильный, то изменения становится очень трудно интерпретировать. Итак, каковы наиболее распространенные подводные камни вейвлетов? Наиболее распространенным является то, что фаза на самом деле не равна нулю. Это гораздо чаще, чем вы думаете. После многих лет создания высококачественных связей скважин я на самом деле редко видел вейвлеты с нулевой фазой на сейсмических данных. Кажется, что обычно вейвлет имеет остаточную фазу около 20-30 градусов. Я не совсем уверен, почему это так, но я наблюдал именно это.Поскольку это предел видимого на глаз, это не слишком серьезно для нормальной работы, но может вызвать проблемы при просмотре тонких функций. Иногда фазовая ошибка намного больше, часто отклоняясь примерно на 90 или 180 градусов, полярность меняется. Ошибки такого рода могут иметь катастрофические последствия для интерпретации и обычно вызваны либо ошибкой обработки, либо недопониманием в процессе обработки или загрузки данных. Это иллюстрирует, почему так важно, чтобы интерпретатор был вовлечен в обработку, чтобы обеспечить общее понимание.Реже, но я видел, как это происходит, просто плохо сделанная деконволюция. Мы не будем здесь обсуждать детали, но особенно адаптивная деконволюция, если ее не делать вдумчиво, может странным и непредсказуемым образом искажать фазу вейвлета. Наконец, я редко встречал данные, в которых фаза вейвлета не постоянна, а вращается в зависимости от глубины. Это может быть особенно пагубным, поскольку фаза может быть правильной на дне воды и неправильной на объекте. Таким образом, мы расширили значение вейвлета, чтобы он означал гораздо больше, чем сигнал от нашего сейсмического источника.По сути, мы говорим, что вейвлет — это какая-то маленькая петля, которую мы свернули с нашей моделью земли, чтобы создать сейсмический разрез. Вейвлеты определяются их частотным спектром и их фазовым спектром. Вейвлет может иметь постоянную фазу, или фазовый спектр может изменяться в зависимости от частоты. Частным случаем переменной фазы является минимальная фаза или причинный вейвлет. Вейвлет с постоянной фазой и нулевой фазой является целью сейсмической обработки, так как это дает хороший симметричный вейвлет с пиком, центрированным на отражающем горизонте, что упрощает интерпретацию.Существует стандарт SEG для полярности вейвлетов, однако он не всегда соблюдается, и утверждения о полярности набора сейсмических данных всегда должны подтверждаться и никогда не приниматься как должное. Ошибки фазы вейвлета могут легко перерасти в ошибки интерпретации всех видов, от структурных до стратиграфических и количественных. Вейвлет — это наша линза, через которую мы смотрим на нашу геологию, и нам нужно убедиться, что наша линза настолько ясна и чиста, насколько это возможно.

границ | Фаза 0 Клиническая разработка радиофармацевтического препарата

Введение

Переход от неспецифических цитотоксических препаратов или лучевой терапии расширенного поля к использованию целевых лекарств или радиофармпрепаратов требует переоценки стратегии клинических разработок Национального института рака США (NCI).К числу проблем, которые подрывают традиционный подход к клинической разработке, относятся: (а) высокие затраты на пациента, финансовые или профессиональные ресурсы; (б) возрастающая сложность исследовательских задач в клинических испытаниях; и (c) естественное убеждение, что переносимая токсичность исследуемого агента порождает эффективность (1, 2). Таким образом, ранняя фаза I исследования ставит в качестве основной цели определение максимальной дозы исследуемого агента, которая ассоциируется с переносимой токсичностью [то есть максимальной переносимой дозой (MTD)], которая затем переносится в фазу II исследований эффективности (3).В исследовании эффективности фазы II объективное уменьшение опухоли (то есть скорость ответа) в исследованиях с одной группой (4) или длительная выживаемость без прогрессирования (PFS) или общая выживаемость (OS) в рандомизированных исследованиях (5) определяет пригодность для окончательного рандомизированные исследования III фазы. Рандомизированные исследования фазы III являются золотым стандартом для выделения преимуществ нового лечения по сравнению с эффектами традиционной терапии.

Для комбинаций радиофармпрепаратов и онкологических препаратов, нацеленных на антитела или пептиды, определение биологически эффективной дозы вместо МПД может быть наиболее актуальной целью раннего испытания, даже если оба подхода разумны (таблица 1).Разработка и внедрение сложных фармакокинетических и фармакодинамических инструментов в клинических испытаниях радиофармпрепаратов использовались недостаточно в течение последних четырех десятилетий (6). Из-за постоянно растущего числа новых молекулярных единиц (NME), нацеленных на антитела или пептиды, ресурсы, необходимые для фармакокинетических и фармакодинамических исследований для каждого идентифицированного NME, не всегда доступны для многих исследователей лечения рака. Но NCI находится в благоприятном положении для создания и развития таких ресурсов в краткосрочной и долгосрочной перспективе (7).Например, NCI Small Business Innovation Research Program (SBIR) предоставляет проекты на стадии открытия, направленные на коммерческую разработку инструментов на основе радиофармацевтической дозиметрии для индивидуального планирования лечения пациентов (8). Обычная доступность прогнозирующих фармакодинамических биомаркеров для ранней фазы испытаний привела бы к появлению более сложной стратегии разработки комбинаций радиофармпрепаратов и агентов.

Таблица 1 . Различия между испытаниями фазы I и фазы 0.

В текущей стратегии развития NCI после соответствующих доклинических экспериментов, связанных с раком, испытания безопасности фазы I предшествуют исследованиям эффективности фазы II, а затем, если это оправдано, проводятся рандомизированные испытания фазы III для сравнения новой комбинации агентов со стандартной терапией (Рисунок 1) . Мы предлагаем сократить сроки разработки комбинации радиофармпрепарата и агента за счет проведения испытаний фазы 0, которые объединяют фармакокинетические и фармакодинамические оценки для информирования и ускорения разработки на следующей фазе (рис. 1).В настоящее время испытания фазы 0 Программы оценки терапии рака NCI (CTEP) проводятся в рамках заявки на исследовательский исследуемый новый лекарственный препарат (xIND), как указано в руководстве Управления по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) 2006 г. (9). Мы утверждаем, что объединение фармакокинетических и фармакодинамических анализов помогает оценить биологические эффекты радиофармацевтического препарата (а), (б) начальные дозы и (в) графики (таблица 1). Испытания фазы 0 могут также предоставить информацию для отбора пациентов или оценки ответа в последующих испытаниях фазы II, как это делают типичные испытания фазы I (таблица 1).Эта точка зрения лучше всего иллюстрируется нашими мыслями об одобренном FDA дотатате лютеция-177 ( ¹⁷⁷ Lu), нацеленном на рецепторы соматостатина (Lutathera), который предназначен для комбинированных исследований (10, 11). Проблемы и возможности в рамках стратегии разработки терапевтических радиофармацевтических препаратов обсуждаются далее в контексте клинического использования ¹⁷⁷ Lu-дотатата.

Рисунок 1 . Этапы разработки радиофармпрепарата – лекарственного средства. (A) Изображены этапы оценки молекулярных целевых эффектов или цитотоксичности новой комбинации радиофармацевтического препарата и агента.N — приблизительный размер выборки пациентов, необходимый для завершения фазы исследования. Доказательство концепции in vitro Эксперименты и in vivo обеспечивают конечные точки токсичности и эффективности, чаще всего на двух или более моделях представляющих интерес заболеваний, которые оправдывают обычные испытания фаз I и II. (B) Проиллюстрированы этапы оценки молекулярных целевых эффектов или цитотоксичности новой комбинации радиофармпрепарата и агента с использованием подхода сжатой фазы 0. X — предполагаемое количество субъектов, необходимое для завершения исследования фазы 0 (~ 8–10).Доказательство концепции in silico или впервые на людях Микродозиметрические исследования (т.е. исследования временной концентрации) предоставляют данные, которые определяют планирование и выполнение in vitro и in vivo при двух или более заболеваниях: интересуют модели. Далее следует исследование фазы 0 (исследование до фазы II) с участием небольшого числа субъектов, которые использовали либо однократные, либо сокращенные курсы лечения радиофармацевтическими препаратами. Этот тип исследования «целевой оценки» собирает не только данные о безопасности, но также окончательные фармакокинетические параметры, фармакодинамические конечные точки и реакции опухоли у субъектов с различными типами рака.Исследование фазы 0 может предоставить предварительную оценку того, связано ли облучение или поражение цели с клиническими конечными точками (т. Е. С ответом опухоли). Данные фазы 0 информируют о статистическом дизайне испытаний эффективности фазы II с «целевой проверкой» за счет сокращения числа пациентов.

Вызовы и возможности

Баланс между продукцией рецепторов пептидов in vivo, переносом и последующей деградацией определяет количественные уровни этих пептидов, используемых в качестве биомаркеров для действия лекарственного средства.Антипролиферативное действие суперсемейства рецепторов соматостатина, состоящих из пяти частей и семи трансмембранных доменов G, соматостатина (12-15). Существуют две биологические формы соматостатина (т.е. -14 и -18), которые имеют различное сродство к рецепторам соматостатина (SSTR) — соматостатин-14 имеет самое высокое сродство к SSTR1 через SSTR4, в то время как соматостатин-18 селективно связывается с SSTR5 (12) . Четыре рецептора (SSTR1, 2, 4 и 5) вызывают остановку клеточного цикла либо посредством SHP-1/2-опосредованного, либо опосредованного чувствительным к коклюшному токсину K + канала ингибирования активированного митогеном Ras-Raf-Src. каскад пептидов протеинкиназы киназы (MEK) (16–19).Кроме того, также было показано, что SSTR2 активирует SHP-1, чтобы активировать регулятор клеточного цикла p27 / Kip1, который секвестрирует Cdk2 и блокирует комплексообразование циклина E / Cdk2 в контрольной точке рестрикции G1 / S (20, 21). Ось SSTR2-SHP-1-p27 / kip1 особенно важна для терапевтических противоопухолевых стратегий. SSTR3 однозначно запускает как SHP-2, чтобы инактивировать Raf (22), так и SHP-1 для регуляции сигнала апоптоза p53 / Bcl-2 (23). Кроме того, опосредованное SSTR3 закисление клеток вызывает апоптоз, опосредованный каспазой-8 (24).Структурные аналоги, подобные соматостатину, используемому в медицинской клинике, октреотид и ланреотид, связываются с самым высоким сродством с SSTR4 и умеренным сродством с SSTR3 и SSTR5 (25).

Терапевтическая проблема, возникающая в результате цикла производства, доставки и разложения пептидных рецепторов, заключается в том, что готовые к испытаниям фармакодинамические исследования могут потребовать разработки и валидации до трех анализов, чтобы сделать выводы о терапевтической активности. Чтобы лучше объяснить этот момент, предположим, что если у одного пациента была избыточная экспрессия (высокая продукция) целевых пептидных рецепторов, но низкая деградация, фармакодинамический анализ микродоз для пептидно-целевого радиофармпрепарата мог бы предсказать, что пациент является респондентом.Учтите, что у другого пациента может быть как высокая сверхэкспрессия, так и высокая деградация целевых пептидных рецепторов. Фармакодинамический анализ микродоз у этого последнего пациента может предсказать ответ, хотя на самом деле его может и не быть из-за высокой деградации целевых пептидных рецепторов. Для обоих сценариев лечения пациента оценка ответа на лечение может относиться к смешанной, стабильной категории или категории отсутствия ответа. Задача интерпретации такого рода влияет на расчет персонализированной дозы радиофармпрепарата, например, для ¹⁷⁷ Lu-дотатат.Необходимы дальнейшие исследования.

Хелатор DOTA (тетраазациклододекантетрауксусная кислота) -Tyr ³ -октреотат (дотатат), целевой пептид для радиоактивной нагрузки ¹⁷⁷ Lu, связывается с большим сродством к SSTR2, чем октреотид, и, таким образом, имеет более высокую поверхностную связь с опухолью (26, 27). ). Маркировка дотатата галлием-68 ( ⁶⁸ Ga) позволяет проводить диагностику и микродозирование на основе позитронно-эмиссионной томографии с повышенной чувствительностью и специфичностью (28). Он сам по себе не может предсказать ответ на лечение ¹⁷⁷ Lu-дотататом; это требует дальнейших исследований. ⁶⁸ Позитронно-эмиссионная томография на основе дотатата Ga позволяет рассчитать индивидуальную дозу радиофармпрепарата (29). Мечение дотатата с терапевтическим назначением с помощью ¹⁷⁷ Lu может, таким образом, включать (а) часть, связанную с целевым поверхностным рецептором (здесь SSTR2), (б) долю, интернализованную рецептор-опосредованным эндоцитозом, которая несет радиоактивную полезную нагрузку ¹⁷⁷ Lu. в клетку (30), и (c) пропорция, которая приводит к высокой концентрации радиоизотопа в раковой клетке после деградации рецептора.В клинических исследованиях сложно определить, влияет ли поверхностная, интернализованная или внутриклеточная локализация на частоту объективного ответа. Три клинических исследования использовали это обоснование для клинической разработки агента.

Первое клиническое исследование было проведено в Роттердаме, Нидерланды, между 2000 и 2006 годами, в нем приняли участие 504 пациента с ¹¹¹ In-DTPA octreotide сцинтиграфически положительными опухолями карциноида, нейроэндокринной системы поджелудочной железы и нейроэндокринной системы неизвестного происхождения (ERASMUS) (31).Пациенты получали кумулятивную дозу до ¹⁷⁷ Lu-дотатата 750-800 мКи (27,8-29,6 ГБк) внутривенно, разделенную на четыре 8-недельных цикла по ~ 200 мКи, что соответствовало дозе облучения костного мозга в 2 Гр. , если дозиметрия почек не показала, что доза облучения превысит 23 Гр, и в этих случаях кумулятивная доза была снижена до 500–700 мКи. Перед началом приема радиофармпрепарата внутривенно вводили противорвотные средства. Настой аминокислот (лизин 2,5%, аргинин 2.5% в 1 л 0,9% NaCl; 250 мл / ч) начинали за 30 мин до введения радиофармпрепарата и длились 4 ч. Частота объективных ответов составила 46% (31). Медиана выживаемости без прогрессирования заболевания и общая выживаемость составляли соответственно 33 и 46 месяцев (31).

В первом американском многоцентровом одноранговом испытании ¹⁷⁷ Lu-дотатата приняли участие 37 пациентов с рецидивом или рефрактерной терапией с ¹¹¹ In-DTPA octreotide сцинтиграфически положительными гастроэнтеропанкреатическими нейроэндокринными опухолями в период с 2010 по 2013 год (32).Пациенты получали до четырех инфузий 200 мКи (7,4 ГБк) ¹⁷⁷ Lu-дотатата каждые 8 ​​недель [кумулятивная доза 800 мКи (29,6 ГБк)]. 15% раствор аминокислоты клинизола (1 л) для защиты почек начинали за 30 мин до введения радиофармпрепарата и продолжали 4 часа. Разрешены противорвотные средства. Пациенты были освобождены от места лечения, когда облучение, измеренное на расстоянии 1 м при выписке, составило от трех до шести миллибэр в час (32). Восемьдесят процентов пациентов, которым вводили хотя бы одну дозу, отметили обратимую тошноту или рвоту; токсичности 4 степени и выше не обнаружено.Тридцать один процент (10 из 32) ответили (32).

В период с 2012 по 2016 год третье клиническое исследование было проведено у 229 пациентов с неоперабельными высокодифференцированными (индекс Ki67 20% или менее) нейроэндокринными опухолями средней кишки с положительным результатом сцинтиграфии по рецепторам соматостатина, у которых отмечалось заметное прогрессирование заболевания во время лечения октреотидом длительного действия (LAR) в течение максимум 3 лет до зачисления (33). Сто десять (98%) из 113 получали октреотид LAR в высоких дозах в дозе 60 мг, повторяемой каждые 4 недели (контрольная группа).111 (96%) из 116 получали четыре инфузии 200 мКи (7,4 ГБк) ¹⁷⁷ Lu-дотатат ​​(экспериментальная группа) каждые 8 ​​недель [совокупная доза 800 мКи (29,6 ГБк)]. Для защиты почек вводили внутривенные аминокислоты [Aminosyn II 10% (21,0 г лизина и 20,4 г аргинина в 2 л раствора) или ВАМИН-18 (18 г лизина и 22,6 г аргинина в 2 л раствора)]. началось за 30 мин до введения радиофармпрепарата и длилось 4 ч. Инъекции октреотида были разрешены в обеих группах лечения гормональных симптомов (например,g., диарея или приливы). Частота объективного ответа составила 18% после применения ¹⁷⁷ Lu-дотатата и 3% после приема высоких доз октреотида LAR (33). Средняя выживаемость без прогрессирования еще не была достигнута после ¹⁷⁷ лютеция дотатата и составила 8 месяцев после приема высоких доз октреотида LAR (33). Для 20-месячной оценки выживаемости без прогрессирования ¹⁷⁷ Lu-дотатат ​​показал отсутствие прогрессирования на 65% по сравнению с 11% после приема высоких доз октреотида LAR (33). Через 20 месяцев оценка общей выживаемости составила 82% после приема ¹⁷⁷ Lu-дотатата и 50% после приема высоких доз октреотида LAR, достигнув значимого отношения рисков 0.40 ( P = 0,004; 33).

Перспективы клинической разработки радиофармпрепаратов фазы 0

Ключевым вопросом при разработке традиционных агентов является вопрос о том, влияют ли доза и график комбинации агентов на эффективность. Один из таких подходов среди множества альтернатив заключается в использовании фазы 0 испытания единственной оптимальной дозы или ограниченного числа повторных доз в различных схемах с фармакокинетическими и фармакодинамическими оценками (Рисунки 1-3). Фармакодинамические оценки могут использовать анализы крови, которые проверяют уровень повреждения ДНК, отмеченного фокусами γh3AX в лимфоцитах, продуцируемых транзитной комбинацией радиофармпрепарата и агента (34–36).Оптимальный график и последовательность для использования в исследованиях комбинации агентов можно оценить как такую, при которой оптимальные уровни повреждения ДНК в лимфоцитах при добавлении пары радиофармпрепарат-агент соответствуют заранее определенному порогу терапевтического ответа опухоли или «успеха». Другими источниками изменения очагов γh3AX могут быть волосяные фолликулы кожи. Для таких комбинаций комбинаторное воздействие одного радиофармпрепарата на другое онкологическое средство может происходить при дозах облучения, значительно меньших максимально переносимой дозой традиционного онкологического агента.Мы утверждаем, что без адекватного фармакодинамического тестирования шанс оптимизировать дизайн исследования фазы II упущен. Любые данные о фармакокинетическом удерживании или удалении органов для различных введенных дозировок будут информировать исследователей о том, следует ли отслеживать нежелательные явления, представляющие особый интерес, в будущих исследованиях. Фармакокинетические данные также позволят оценить дозиметрию облучения (или дозу облучения, направленную на опухоль и нормальные органы риска, такие как почки и костный мозг).Подход к испытаниям фазы 0, оценивающий небольшое количество доз и графиков с участием ограниченного числа субъектов, может теоретически рекомендовать следующие испытания (рисунки 1–3).

Рисунок 2 . Этапы разработки диагностико-терапевтических или «тераностических» радиофармпрепаратов. (A) Проиллюстрированы стандартные стадии ранней фазы разработки диагностических и терапевтических радиофармацевтических пар [например, ⁶⁸ Ga (диагностический) и ¹⁷⁷ Lu (терапевтический) для нейроэндокринного рака].N — предполагаемый размер выборки пациентов, необходимый для завершения каждой фазы исследования. Доказательство концепции . Первые микродозиметрические исследования на людях (т.е. исследования времени-концентрации) характеризуют начальную взаимосвязь между лигандами рецептор-антитело или пептид-рецептор с использованием диагностического радионуклида (в данном примере ⁶⁸ Ga). Затем пациентам фазы I, зарегистрированным с опухолями, у которых обнаружен положительный диагностический лиганд (удерживание ⁶⁸ Ga на изображениях ядерной медицины), вводят терапевтические дозы ( ¹⁷⁷ Lu, в этом примере) с онкологическими препаратами или без них для оценки безопасности лечения. .Испытания фазы II эффективности проводятся для изучения клинических конечных точек (т. Е. Ответа опухоли, продолжительности ответа и выживаемости без прогрессирования или общей выживаемости). Если это оправдано, окончательные испытания фазы III проводятся на поздней стадии разработки, чтобы сравнить новое лечение со стандартным лечением. (B) Изображены этапы разработки пары диагностических и терапевтических радиофармпрепаратов с использованием подхода фазы 0 с сжатой шкалой времени. N — количество пациентов, необходимое для завершения фазы исследования.X — количество субъектов фазы 0, необходимое для конечных точек безопасности, фармакокинетики и фармакодинамики (~ 8–10). Испытание фазы 0 может собирать данные о (а) диагностическом радионуклиде (например, радиоактивном индикаторе поглощения, ⁶⁸ Ga-дотатат), чтобы продемонстрировать интеграл целевой положительности для соответствия критериям исследования, прежде чем вводить терапевтическую дозу исследуемого радиофармацевтического препарата, (b) a обычный индикатор ответа [например, позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) ¹⁸ F-FDG] как интегральная оценка конечной точки клинического ответа, и (c) дозиметрический радионуклид (i.e., локализационный радиоактивный индикатор) для измерения действительной дозы облучения в целевых опухолях. Затем проводятся испытания фазы II эффективности с целевым диагностическим и терапевтическим ответом на радиофармпрепараты с дозиметрическими подисследованиями. Если есть многообещающие результаты, следует провести окончательное исследование III фазы, чтобы сопоставить клинические конечные точки после нового или стандартного лечения.

Рисунок 3 . Конечные точки фармакодинамической эффективности исследования фазы 0. Здесь проиллюстрированы два важных аспекта дизайна исследования фазы 0 с конечными точками фармакодинамической эффективности.Для фармакодинамического ответа получают оценки биомаркеров на исходном уровне и после лечения. Ответ определяется двумя параметрами — фармакодинамическим ответом и заранее заданным когортным ответом. (A) Фармакодинамический ответ считается положительным, когда сигнал биомаркера [например, область иммунофлуоресценции фокусов γh3AX (зеленые точки)] проходит заранее заданный порог действия биомаркера. (B) Заранее определенный ответ когорты считается положительным, когда количество субъектов, показывающих положительный фармакодинамический ответ, превышает заранее определенный порог для «положительной» пропорции.Этот двухэтапный процесс определяет, что устанавливает благоприятный наблюдаемый фармакодинамический ответ в исследовании фазы 0 — другими словами, сколько субъектов должны продемонстрировать фармакодинамический ответ, чтобы исследование фазы 0 было объявлено биологически эффективным. Это параллельно с определением порога наблюдаемой скорости ответа в испытании фазы II, чтобы комбинация радиофармпрепарата и агента считалась достаточно подходящей для дальнейшего тестирования в испытаниях.

Терапевтические радиофармацевтические препараты высокоспецифичны, имеют желаемое время пребывания в мишени и обладают благоприятными характеристиками элиминации, которые обеспечивают оптимальную дифференциацию опухоли от фона.Диагностико-терапевтические радиофармацевтические пары, так называемые «тераностики», могут быть оценены с помощью исследований микродоз, в которых набирается небольшое количество субъектов фазы 0 для изучения биораспределения, времени пребывания, дозиметрии излучения и соответствующего биологического эффекта. Таким образом, испытание фазы 0 радиофармацевтического препарата могло бы отсортировать популяции пациентов для будущих исследований следующей фазы. Возьмем, к примеру, пару радиофармпрепаратов и визуализирующих агентов: ¹⁷⁷ Lu-дотатат ​​и ⁶⁸ Ga-дотатат ​​(37–39).На рисунке 4 показаны концепции, окружающие параметры исследования фазы II, основанные на результатах начального исследования фазы 0. В некоторых случаях агент или лекарственное средство могут модифицировать антигенную мишень, от которой зависит нацеленный на антитела или пептидный радиофармпрепарат. Окно воздействия одного агента или лекарства может быть важным для определения эффективности пары радиофармпрепарат-агент. Конечно, длина этого окна зависит от фармакокинетических факторов и биологических реакций. Повторная визуализация для обеспечения «положительности» опухоли после окна только агента или лекарства является разумным для обеспечения нацеливания радиофармацевтических препаратов.Сканирование на основе дозиметрии выполняется для определения доставленной дозы облучения (и может варьироваться в зависимости от испускаемой частицы [например, альфа-частицы, бета-частицы или конверсионного электрона] и проницаемости распавшейся частицы в ткани (например, ²²³ диапазон испускаемых радием альфа-частиц = 40 мкм или 10 диаметров клеток; ¹⁷⁷ диапазон испускаемых лютецием бета-частиц = 350 мкм или 27 диаметров клеток) (40). В этом примере ⁶⁸ интенсивность участков дотатата галлия относительно фона нормальной ткани может использоваться для определить опухолевую нагрузку у отдельного пациента, целевое время пребывания и неоднородность опухоли, чтобы последующий расчет терапевтической дозы радиофармпрепарата можно было оптимизировать для максимальной переносимой дозы облучения для опухолевой нагрузки без чрезмерного вреда для нормальных органов, подверженных риску (40).При открытии традиционных комбинаций радиофармпрепаратов и агентов решения о выборе ведущего терапевтического агента для дальнейшей разработки принимаются на основе данных модели in vitro, и in vivo, , что трудно сделать для онкологических радиофармацевтических агентов из-за обращения с радиоизотопами. Из-за ограниченных финансовых, терпеливых и профессиональных ресурсов исследования безопасности и эффективности радиофармпрепаратов на ранних этапах неэффективны и могут привести к тому, что многообещающие комбинации не будут полностью разработаны.Мы утверждаем, что ранние фазы испытаний радиофармпрепаратов и агентов, которые включают элементы испытания фазы 0, предоставят важные фармакокинетические и фармакодинамические данные человека, которые будут информативными для принятия решений испытания заинтересованными сторонами. Последовательная интеграция элементов исследования фазы 0 в долгосрочной перспективе также установит руководящие принципы для элементов анализа национального охвата, которые в настоящее время могут быть препятствиями для открытия и разработки.

Рисунок 4 . Испытание фазы 0 – II комбинации многократных доз радиофармпрепарата и препарата с конечными точками визуализации.Здесь схематически показаны элементы для одного примера исследования по определению дозы или расписания фазы 0, переходящего к исследованию эффективности фазы II с использованием визуализирующих биомаркеров. На рисунке 2 показан экспериментальный подход к фазе 0. В фазе II для справки используется базовая диагностическая визуализация (например, радиоактивный индикатор поглощения, ^68, Ga-дотатат) и обычный индикатор ответа [например, ¹⁸ F-FDG позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)]. Дается модифицирующий мишень агент (или лекарство), а затем проводится повторная диагностическая визуализация с использованием радиоактивных индикаторов для сортировки пациентов с «положительными» опухолями для последующего терапевтического радиофармацевтического лечения.В день доставки радиофармпрепарата проводится дозиметрическое исследование [например, однофотонное компьютерное томографическое сканирование (ОФЭКТ) для ¹⁷⁷ Lu-дотатата] с целью расчета фактической дозы облучения в опухолях-мишенях. Далее следует несколько приемов комбинированного лечения радиофармпрепаратами и препаратами в заранее определенных дозах и по заранее установленным графикам. Определенное окно наблюдения ограничивающей дозу токсичности (до двух циклов для регистрации «поздних» нежелательных явлений) используется для конечных точек безопасности.Стандартный индикатор ответа, выполняемый на исходном уровне, повторяется (как после двух циклов) для оценки ответа. Убедительные результаты исследования фазы 0 – II могут привести к окончательному исследованию фазы III. Важно отметить, что ссылки или обсуждение этого дизайна испытания радиофармацевтического препарата фазы 0 – II не означают одобрения и не обязывают федеральное правительство США придерживаться этого подхода.

Заключение

Таким образом, в этой перспективной статье обсуждается возможное использование элементов испытания фазы 0, поскольку они связаны с клинической разработкой радиофармацевтического препарата.Он предлагает стратегическое понимание интерпретации ответа биомаркера испытания фазы 0 и прогнозов терапевтического успеха. Обучение как субъектов исследования, так и их онкологов-радиологов или врачей ядерной медицины использованию радиофармпрепаратов остается важным для благоприятного клинического развития этих типов противоопухолевого лечения.

Заявление о доступности данных

Оригинальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительные материалы, дальнейшие запросы можно направлять соответствующим авторам.

Авторские взносы

CK, LR, JC и MM участвовали в сборе и обзоре любых перспективных данных, анализе и аутентификации, написании и утверждении этой рукописи. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

CK, LR, JC и MM хотели бы поблагодарить Программу оценки терапии рака и Программу радиационных исследований Отделения лечения и диагностики рака Национального института рака за поддержку этой работы. Выраженные взгляды принадлежат авторам, а не федеральному правительству США. Ссылки или обсуждение конкретных радиофармацевтических лекарственных препаратов не означает одобрения.

Список литературы

1. Куммар С., Киндерс Р., Рубинштейн Л., Пергамент Р. Э., Мурго А. Дж., Коллинз Дж. И др.Сокращение сроков разработки лекарств в онкологии с использованием исследований фазы «0». Nat Rev Cancer. (2007) 7: 131–9. DOI: 10.1038 / nrc2066

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

3. Айви С.П., Сиу Л.Л., Гарретт-Майер Э., Рубинштейн Л. Подходы к дизайну клинических испытаний фазы 1, сфокусированные на безопасности, эффективности и избранных группах пациентов: отчет целевой группы по разработке клинических испытаний Национального исследовательского института рака. комитет по контролю за наркотиками. Clin Cancer Res. (2010) 16: 1726–36. DOI: 10.1158 / 1078-0432.CCR-09-1961

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

7. Kunos CA, Capala J. Программное сотрудничество Национального института рака в области исследовательских радиофармпрепаратов. Am Soc Clin Oncol Обучающая книга. (2018) 38: 488–94. DOI: 10.1200 / EDBK_200199

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

8. Закери К., Нараянан Д., Эванс Г., Прасанна П., Буксбаум Дж. К., Викрам Б. и др.Продвижение адресной радионуклидной терапии через инновационные исследования малого бизнеса национального института рака. J Nucl Med. (2019) 60: 41–9. DOI: 10.2967 / jnumed.118.214684

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

9. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Руководство для промышленности, исследователей, рецензентов: предварительные исследования IND. Министерство здравоохранения и социальных служб США, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, Центр оценки и исследований лекарственных средств (CDER) .(2006) Доступно в Интернете по адресу: https://www.fda.gov/media/72325/download (по состоянию на 18 сентября 2019 г.).

Google Scholar

11. Хеннрих У., Копка К. Lutathera ^® : первый одобренный FDA и EMA радиофармацевтический препарат для радионуклидной терапии пептидных рецепторов. Фармацевтические препараты . (2019) 12: 114. DOI: 10.3390 / ph22030114

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

14. Теодоропулу М. Сталла Г.К. Рецепторы соматостатина: от передачи сигналов к клинической практике. Фронт нейроэндокринол. (2013) 34: 228–52. DOI: 10.1016 / j.yfrne.2013.07.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

15. Бодей Л., Квеккебум Д. Д., Кидд М., Модлин И. М., Креннинг Е. П.. Радиоактивно меченый аналог соматостатина для лечения рака желудочно-кишечного тракта. Semin Nucl Med. (2016) 46: 225–38. DOI: 10.1053 / j.semnuclmed.2015.12.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

16. Hershberger RE, Newman BL, Florio T, Bunzow J, Civelli O, Li XJ, et al.Рецепторы соматостатина SSTR1 и SSTR2 связаны с ингибированием аденилатциклазы в клетках яичников китайского хомячка через пути, чувствительные к коклюшному токсину. Эндокринология. (1994) 134: 1277–85. DOI: 10.1210 / endo.134.3.7₆

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

17. Лахлу Х., Сен-Лоран Н., Эстев Дж. П., Эйчен А., Прадайрол Л., Пироннет С. и др. SST2 Рецептор соматостатина подавляет пролиферацию клеток за счет Ras-, Rap1- и B-Raf-зависимой активации ERK2. J. Biol Chem. (2003) 278: 39356–71. DOI: 10.1074 / jbc.M304524200

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

18. Селлерс Л.А., Фенюк В., Хамфри П.П., Лаудер Х. Активированный рецептор, связанный с G-белком, индуцирует фосфорилирование тирозина STAT3 и селективное к агонистам фосфорилирование серина посредством длительной стимуляции митоген-активированной протеинкиназы. результирующие эффекты на пролиферацию клеток. J. Biol Chem. (1999) 274: 16423–30. DOI: 10.1074 / JBC.274.23.16423

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

19. Кордельер П., Эстев Дж. П., Буске С., Делеск Н., О’Кэрролл А. М., Шалли А. В. и др. Характеристика антипролиферативного сигнала, опосредованного рецептором соматостатина подтипа SST5. Proc Natl Acad Sci USA. (1997) 94: 9343–8. DOI: 10.1073 / pnas.94.17.9343

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

20. Лопес Ф., Фержу Дж., Кордельер П., Сен-Лоран Н., Эстев Дж. П., Вайсе Н. и др.Нейрональная синтаза оксида азота: субстрат для SHP-1, участвующий в передаче сигналов, подавляющих рост рецептора соматостатина sst2. FASEB J. (2001) 15: 2300–2. DOI: 10.1096 / fj.00-0867fje

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

21. Pages P, Benali N, Saint-Laurent N, Esteve JP, Schally AV, Tkaczuk J, et al. Рецептор соматостатина sst2 опосредует остановку клеточного цикла и индукцию p27 (Kip1). Доказательства роли SHP-1. J. Biol Chem. (1999) 274: 15186–93.DOI: 10.1074 / jbc.274.21.15186

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

22. Рирдон Д. Б., Вуд С. Л., Браутиган Д. Л., Белл Г. И., Дент П., Стерджилл Т.В. Активация протеинтирозинфосфатазы и инактивация Raf-1 соматостатином. Biochem J. (1996) 314: 401–4. DOI: 10.1042 / bj3140401

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

23. Тангараджу М., Шарма К., Лебер Б., Эндрюс Д.В., Шен С.Х., Срикант CB. Регулирование закисления и апоптоза с помощью SHP-1 и Bcl-2. J. Biol Chem. (1999) 274: 29549–57. DOI: 10.1074 / jbc.274.41.29549

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

24. Лю Д., Мартино Дж., Тангараджу М., Шарма М., Халвани Ф., Шен Ш. и др. Внутриклеточное закисление, опосредованное каспазой-8, предшествует митохондриальной дисфункции при апоптозе, индуцированном соматостатином. J. Biol Chem. (2000) 275: 9244–50. DOI: 10.1074 / jbc.275.13.9244

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

25.Weckbecker G, Lewis I, Albert R, Schmid HA, Hoyer D, Bruns C. Возможности исследования соматостатина: биологические, химические и терапевтические аспекты. Nat Rev Drug Discov. (2003) 2: 999–1017. DOI: 10.1038 / nrd1255

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

26. de Jong M, Bakker WH, Krenning EP, Breeman WA, van der Pluijm ME, Bernard BF, et al. Мечение иттрием-90 и индием-111, связывание рецепторов и биораспределение [DOTA0, d-Phe1, Tyr3] октреотида, многообещающего аналога соматостатина для радионуклидной терапии. Eur J Nucl Med. (1997) 24: 368–71. DOI: 10.1007 / BF00881807

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

27. de Jong M, Breeman WA, Bakker WH, Kooij PP, Bernard BF, Hofland LJ, et al. Сравнение меченных (111) In аналогов соматостатина для сцинтиграфии опухолей и радионуклидной терапии. Cancer Res. (1998) 58: 437–41.

PubMed Аннотация | Google Scholar

28. Антунес П., Гиндж М., Чжан Х., Васер Б., Баум Р.П., Реуби Дж.С. и др.Являются ли меченные радиогаллием DOTA-конъюгированные аналоги соматостатина лучше, чем меченые другими радиометаллами? Eur J Nucl Med Mol Imaging. (2007) 34: 982–93. DOI: 10.1007 / s00259-006-0317-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

29. Габриэль М., Оберауэр А., Доброземский Г., Декристофоро С., Путцер Д., Кендлер Д. и др. 68Ga-DOTA-Tyr3-октреотид ПЭТ для оценки ответа на радионуклидную терапию, опосредованную рецептором соматостатина. J Nucl Med. (2009) 50: 1427–34. DOI: 10.2967 / jnumed.108.053421

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

30. Сескато Р., Васер Б., Фани М., Реуби Дж. Оценка связывания антагониста 177Lu-DOTA-sst2 и агониста 177Lu-DOTA-sst2 при раковых заболеваниях человека in vitro . J Nucl Med. (2011) 52: 1886–90. DOI: 10.2967 / jnumed.111.095778

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

31. Kwekkeboom DJ, де Гердер WW, Kam BL, van Eijck CH, van Essen M, Kooij PP, et al.Лечение радиоактивно меченным аналогом соматостатина [177 Lu-DOTA 0, Tyr3] октреотатом: токсичность, эффективность и выживаемость. J Clin Oncol. (2008) 26: 2124–30. DOI: 10.1200 / JCO.2007.15.2553

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

32. Delpassand ES, Samarghandi A, Zamanian S, Wolin EM, Hamiditabar M, Espenan GD, et al. Радионуклидная терапия пептидных рецепторов с использованием 177Lu-DOTATATE для пациентов с нейроэндокринными опухолями, экспрессирующими рецептор соматостатина: первый опыт фазы 2 в США. Поджелудочная железа. (2014) 43: 518–25. DOI: 10.1097 / MPA.0000000000000113

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

33. Стросберг Дж., Эль-Хаддад Дж., Волин Е., Хендифар А., Яо Дж., Часен Б. и др. Фаза 3 Испытание (177) Lu-дотатата для нейроэндокринных опухолей средней кишки. N Engl J Med. (2017) 376: 125–35. DOI: 10.1056 / NEJMoa1607427

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

34. Андриевски А., Уилкинс Р.С. Ответ гамма-h3AX в лимфоцитах и ​​субпопуляциях лимфоцитов человека, измеренный в культурах цельной крови. Int J Radiat Biol. (2009) 85: 369–76. DOI: 10.1080 / 09553000

1147

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

35. Лассманн М., Ханшайд Х., Гассен Д., Бико Дж., Мейнеке В., Райнерс С. и др. In vivo образование очагов репарации ДНК гамма-h3AX и 53BP1 в клетках крови после радиойодтерапии дифференцированного рака щитовидной железы. J Nucl Med. (2010) 51: 1318–25. DOI: 10.2967 / jnumed.109.071357

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

36.Eberlein U, Nowak C, Bluemel C, Buck AK, Werner RA, Scherthan H, et al. Повреждение ДНК в лимфоцитах крови у пациентов после радионуклидной терапии пептидным рецептором (177) Lu. Eur J Nucl Med Mol Imaging. (2015) 42: 1739–49. DOI: 10.1007 / s00259-015-3083-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

37. Krausz Y, Freedman N, Rubinstein R, Lavie E, Orevi M, Tshori S, et al. 68Ga-DOTA-NOC ПЭТ / КТ-изображение нейроэндокринных опухолей: сравнение с (1) (1) (1) In-DTPA-octreotide [OctreoScan (R)]. Mol Imaging Biol. (2011) 13: 583–93. DOI: 10.1007 / s11307-010-0374-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

38. Глейснер К.С., Бролин Г., Сундлов А., Мжекики Э., Остлунд К., Теннвалл Дж. И др. Долгосрочное удержание 177Lu / 177mLu-DOTATATE у пациентов, обследованных с помощью гамма-спектрометрии и получения изображений с помощью гамма-камеры. J Nucl Med. (2015) 56: 976–84. DOI: 10.2967 / jnumed.115.155390

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

39.Хофман М.С., Лау В.Ф., Хикс Р.Дж. Визуализация рецепторов соматостатина с помощью ПЭТ / КТ 68Ga DOTATATE: клиническая польза, нормальные паттерны, жемчужины и подводные камни в интерпретации. Радиография. (2015) 35: 500–16. DOI: 10.1148 / rg.352140164

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

40. Kunos CA, Capala J, Kohn EC, Ivy SP. Радиофармацевтические препараты для лечения стойкого или рецидивирующего рака шейки матки. Передний Онкол. (2019) 9: 560. DOI: 10.3389 / fonc.2019.00560

CrossRef Полный текст | Google Scholar

.