Дипломная работа: Потужне інверторне джерело живлення

Дипломная работа: Потужне інверторне джерело живлення

Міністерство освіти і науки України

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет xxxx Кафедра

Спеціальність xxxxx “Системи управління та автоматика ”

До захисту допускаю

Завідувач кафедри

xxxxxxx

(ініціали та прізвище)

(підпис, дата)

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр

Тема роботи Потужне джерело живлення

затверджена наказом по НТУ «ХПІ» від “ xxx ” xxxxx 2008 р. № xxxxx

Шифр роботи xxxxxx

(група, номер теми за наказом)

Виконавець

(прізвище, ім’я та по-батькові)

Керівник     ст. викл.

(посада, прізвище, ім’я та по-батькові)

Харків 2008

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ХПІ”

Факультет xxx Кафедра ”

Спеціальність xxxxxxx "Системи управління і автоматики"

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри

xxxxxxxxxx

(підпис)      (ініціали і прізвище)

З А В Д А Н Н Я

на виконання дипломного проекту

освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр

студента

1 Тема проекту Потужне джерело живлення

2 Зміст завдання: розробка електричної принципової схеми, вибір та обґрунтування елементної бази, розрахунок вихідного трансформатору та теплоотводу.

3 Вихідні дані для виконання проекту: напруга живлення 380 В 50 Гц, споживана потужність не більше 17 кВт, диапазон регулювання вихідної напруги 0-400 В, давпазон регулювання вихідного тока 0-40 А, захист від зникнення фази від перевищення напруги та току, температура навколишнього середовища – 20ºС +50 ºС, відносна вологість не більше 95%, атмосферний тиск 760 мм.рт.ст.

4 Скласти звіт і виконати потрібні документи (конструкторські, технологічні, програмні, плакати) відповідно до плану дипломного проекту.

План виконання дипломного проекту

Керівник проекту        _______________

(підпис)               (ініціали і прізвище)

Студент-дипломник _____________

          (підпис)     (ініціали і прізвище)

„___” _____________ 20 08 р.

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка к дипломному проекту содержит: стр. 67, рис.8 , источников 39, приложений 1 .

Цель данного проекта – разработка мощного источника питания.

Прибор может быть использован в трехфазных сварочных полуавтоматах и аппаратах механизированной сварки плавящимся электродом, а также электрогальванике, для заряда аккумуляторных батарей и в других случаях, когда требуется мощный источник стабилизированного тока или напряжения, обладающий высокими показателями стабилизации и КПД.

В разрабатываемом устройстве применен управляемый мостовой выпрямитель, управляемый преобразователь и мощный выходной трансформатор, что дает возможность организовать двойное преобразование переменного напряжения в постоянное. В разрабатываемом устройстве установлено три схемы защиты – защита от исчезновения фазы, от превышения напряжения и тока.

Ключевые слова: МОСТОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ, УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ, ТРАНЗИСТОР, ТРАНСФОРМАТОР,КОНТРОЛЛЕР.

РЕФЕРАТ

Записка пояснення до дипломного проекту містить: стор. 67, рис.8 , джерел 39, додатків 1.

Мета даного проекту – розробка потужного джерела живлення.

Прилад може бути використаний в трифазних зварювальних напівавтоматах і апаратах механізованої зварки плавким електродом, а також електрогальванике, для заряду акумуляторних батарей і в інших випадках, коли потрібне потужне джерело стабілізованого струму або напруги, що володіє високими показниками показниками стабілізації і ККД.У пристрої, що розробляється, застосований керований мостовий випрямляч, керований перетворювач і потужний вихідний трансформатор, що дає можливість організувати подвійне перетворення змінної напруги в постійне. У пристрої, що розробляється, встановлено три схеми захисту – захист від зникнення фази, від перевищення напруги і струму.

Ключові слова: МОСТОВИЙ ВИПРЯМЛЯЧ, КЕРОВАНИЙ ВИПРЯМЛЯЧ, ТРАНЗИСТОР, ТРАНСФОРМАТОР, КОНТРОЛЕР.

ABSTRACT

An explaining message contains to the diploma project: page 67 ,          fig. 8 , sources 39, appendixes 1.

Purpose of this project – development of powerful source of feed.

A device can be used in threefase welding semi-automatic devices and vehicles of the mechanized welding a fluxible electrode, and also elektrogalvanics, for the charge of storage batteries and in other cases, when the powerful source of the stabilized current or tension, possessing high indexes of stabilizing and OIR.

The guided bridge rectifier, guided transformer and powerful output transformer, is applied in the developed device, that enables to organize double transformation of variable tension to permanent one. Three charts of defence are set in the developed device – protecting from disappearance of phase, from exceeding of tension and current.

Keywords: BRIDGE RECTIFIER, GUIDED RECTIFIER, TRANSISTOR, TRANSFORMER.

ЗМІСТ

Вступ

1 Огляд існуючих рішень

1.1 Потужне джерело живлення ДС 250.33

1.2 Потужне джерело живлення ВД 506 ДК

1.3 Потужне джерело живлення КСУ 320

2 Синтез структурної схеми

2.1 Работа пристрою за структурною схемою

3 Синтез схемы электрической принципиальной

3.1 Работа пристрою за електричною схемою

4 Вибір элементної бази

4.1 Вибір микросхем

4.2 Вибір элементів трифазного випрямляча

4.3 Вибір тиристорів

4.4 Вибір діодів

4.5 Вибір стабілітронів

4.6 Вибір транзисторів

4.7 Вибір конденсаторів

4.8 Вибір резисторів

4.9 Вибір трансформаторів

4.10 Вибір оптопар

4.11 Вибір пристроїв індикації

4.12 Вибір пристроїв охолождення

4.13 Вибір запобіжників

4.14 Вибір автоматичного вимкненя

4.15 Вибір роз'єднань

4.16 Вибір клемника

5 Розрахункова частина

5.1 Методика розрахунку тепловідводу

5.2 Розрахунок системи охолоджування

5.3 Методика розрахунку трансформатору двотактового мостового перетворювача

5.4 Розрахунок трансформатору

6 Конструкторсько-технологічна частина

7 Охорона праці і навколишнього середовища

7.1 Загальні питання охорони праці і навколишнього середовища

7.2 Виробнича санітарія

7.3 Безпечне ведення робіт

7.4 Пожежна безпека

7.5 Охорона навколишнього середовища

8 Технико-экономичне обгрунтування розробки потужного джерела живлення

8.1 Мета і призначення

8.2 Розрахунок собівартості і ціни виробу

8.2.1 Матеріальні витрати

8.2.2 Розрахунок вартості купувальних напівфабрикатів і комплектуючих виробів

8.2.3 Зворотні відходи

8.2.4 Транспортно-заготівельні витрати

8.2.5 Витрати на оплату праці

8.2.6 Додаткова заробітна плата

8.2.7 Відрахування на соціальні заходи

8.2.8 Витрати за змістом і експлуатації устаткування

8.2.9 Адміністративні витрати

Висновок

Список джерел інформації

Додаток А

ВСТУП

Для забезпечення споживача потрібною йому напругою і струмом промисловість розробила масу різноманітних джерел живлення.

Розвиток джерел живлення йде по шляху ускладнення їх функцій. В останні часи все більшого розвитку набувають інверторні джерела живлення. Вони, на відміну від лінійних джерел живлення, дозволяють скоротити витрату електротехнічних матеріалів у багато разів, за рахунок підвищення ККД і поліпшення енергетики вжитку, істотно зменшити споживану потужність. Тому масове їх вживання неминуче. Менша маса, габаритні розміри, вищий ККД високочастотних інверторів живлення, по відношенню до лінійних, є їхньою експлутаційною перевагою. Менші витрати матеріалів ведуть до ресурсозберігання. В даний час на світовий ринок поставляються інверторні джерела живлення різних потужностей призначені як для окремих вживань, так і універсальні. Одночасно зросла кількість фірм, що виготовляють імпульсні джерела живлення. Проведений аналіз публікацій та ринку джерел живлення на сучасному етапі розвитку електронних пристроїв свідчіть про те, що тема розробки інвертор них джерел живлення є актуальною.

1 ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ

1.1 Потужне джерело живлення ДС 250.33

Основні технічні дані пристрою:

Споживана потужність          13 кВт

Напруга живлення                 ~380 , 50 Гц

Максимальна вихідна напруга 400 В

Максимальний вихідний струм 30 А

Умови експлуатації:

Температура                          -20  + 50

Вологість до                          95%

Атмосферний тиск                 750 мм.рт.ст.

Габаритні розміри:                900 х 620 х 400 мм

Вага                               50 кг

Структурна схема ДС 250.33 приведена на рисунку 1.1

Рисунок 1.1 Структурна схема ДС 250.33

Працює пристрій таким чином: при підключенні до трифазної мережі випрямлена і відфільтрована напруга подається на інвертор. Одночасно включається вентилятор охолодження. Пристрій обмеження струму аналізує величину струму на виході і при перевищенні заданого значення забороняє роботу інвертора, при цьому струм на виході відсутній.

Основні недоліки цього пристрою – це низький ступінь захисту від кидків струму, від перевищення напруги і зникнення фаз, відсутність пристроїв індикації роботи, відсутність плавного пуску і керованого випрямляча.

1.2 Потужне джерело живлення ВД 506 ДК

Основні технічні дані пристрою:

Споживана потужність          17 кВт

Напруга живлення                ~380 , 50 Гц

Максимальна вихідна напруга 500 В

Максимальний вихідний струм 30 А

Умови експлуатації:

Температура                         -20  + 50

Вологість до                           95%

Атмосферний тиск                 750 мм.рт.ст.

Габаритні розміри:                1200 х 700 х 500

Вага                                        95 кг.

Структурна схема ВД 506 ДК приведена на рисунку 1.2

Рисунок 1.2 Структурна схема ВД 506 ДК

Працює пристрій таким чином: при підключенні до трифазної мережі напруга подається на вхідний силовий трансформатор. Після цього, за допомогою тиристорного випрямляча,здійснюється регулювання вихідної напруги. Одночасно включається вентилятор охолодження. Схема захисту спрацьовує при перегріві силових елементів керованого випрямляча, вона відключає блок живлення і пристрій управління, при цьому відключається керований випрямляч – струм і напруга на виході відсутні.

Основні недоліки цього пристрою – це низький ступінь захисту від кидків струму, від перевищення напруги і зникнення фаз, відсутність пристроїв індикації роботи, великі габарити та вага.

1.3 Потужне джерело живлення КСУ 320

Основні технічні дані пристрою:

Споживана потужність                   18 кВт

Напруга живлення                ~380 , 50 Гц

Максимальна вихідна напруга 400 В

Максимальний вихідний струм 40 А

Умови експлуатації:

 Температура                         -20  + 50

Вологість до                           80%

Атмосферний тиск                 750 мм.рт.ст.

Габаритні розміри:                1200 х 650 х 450 мм

Вага                                        85 кг

Структурна схема КСУ 320 приведена на рисунку 1.3

Рисунок 1.3 Структурна схема КСУ 320

Працює пристрій таким чином: при підключенні до трифазної мережі напруга подається на вхідний силовий трансформатор.Після чого напруга передається на конвертор. Пристрій обмеження струму аналізує величину струму на виході і при перевищенні заданого значення забороняє роботу конвертора, при цьому струм на виході відсутній.

Основні недоліки цього пристрою – це низький ступінь захисту від кидків струму, від перевищення напруги і зникнення фаз, відсутність пристроїв індикації роботи, відсутність плавного пуску і керованого випрямляча, великі габарити та вага.

2 СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ

Відповідно до технічного завдання необхідний пристрій, в якого на виході буде регульована напруга та струм. У зв'язку з цим пристрій повинен живитися від промислової трифазної мережі із змінною напругою 380 В. Для виконання покладених на пристрій завдань він повинен містити керований випрямляч, який перетворюватиме змінну напругу 380 В в постійну . Для забезпечення захисту мережі від кидків струму у момент включення випрямляча необхідний пристрій управління випрямлячем, який забезпечить плавне включення випрямляча. Для забезпечення регулювання величини випрямленої напруги і струму необхідний переривник, а також пристрій управління переривником. Щоб перетворювати постійну напругу в змінну необхідний пристрій перетворення постійної напруги в змінну, а також пристрій управління цим перетворювачем. Для здобуття необхідної нам постійної напруги на виході нам необхідний вихідний випрямляч. Для управління всіма пристроями необхідний пристрій управління.

Для контролю вихідної напруги і струму необхідний пристрій індикації. Щоб захистити всі системи пристрою від перевищення напруги, від обриву фази необхідні схеми захисту від цих чинників. Для здобуття напруги живлення низьковольтних пристроїв необхідне вторинне джерело живлення, яке вироблятиме необхідні напруги. Схема структурна розробляє мого пристрою приведена на кресленні АП14Б.7.091401.001.Э1.

2.1 Робота пристрою за структурною схемою

У початковий момент часу роботи на вхід керованого випрямляча подаєтся змінна трифазна напруга з мережі 380 В. Пристрій управління випрямлячем забезпечує плавне включення і запобігає кидкам струму в мережу. Постійна напруга з керованого випрямляча поступає на переривник. За допомогою пристрою управління переривником здійснюється регулювання величини випрямленої напруги і струму. Випрямлена напруга поступає на перетворювач і перетворюється в змінну. Необхідна змінна напруга поступає на вхід вихідного випрямляча, на виході якого утворюється необхідні постійна напруга і струм. Схема захисту аналізує величину напруги і струму, здійснює захист основних блоків і пристроїв від зникнення фази від перевищення струму і від перевищення встановленої напруги. При виникненні цих чинників схема захисту впливає на пристрій управління випрямлячем, пристрій управління переривником і пристроєм управління перетворювачем і ті у свою чергу відключають відповідно керований випрямляч, переривник і перетворювач. Пристрій індикації відображує величину напруги і струму на виході випрямляча.

Живлення низьковольтних пристроїв управління здійснюється за допомогою другорядних джерел живлення котрі мають гальванічну розв’язку від мережі 220В,50Гц.

Схема структурна приведена на кресленні АП14Б.7.091401.001.Э1.

3 СИНТЕЗ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ

Відповідно до технічного завдання і структурної схеми потужне джерело живлення не повинне вносити перешкоди до промислової мережі змінного струму. Для реалізації цього завдання ,як керований випрямляч, застосований міст Ларіонова на діодах VD5, VD8,VD11 і тиристорах VS1-VS4. Щоб мати можливість управління рівнем випрямленої напруги, а в разі аварії мати можливість відключення цієї напруги, застосовний переривник на транзисторі VТ4, в основу роботи якого покладений принцип широтно-імпульсной модуляції. Як пристрій, що управляє, для нього застосовний контролер на мікросхемі DA6 типу UC3842. Для здобуття необхідної вихідної напруги і гальванічної розв'язки від мережі застосуємо мостовий інвертор на транзисторах VT6-VT9 і трансформаторі Т2. Для управління мостом застосуємо контролер, призначений для управління мостовими схемами на мікросхемі DA2 типа UC3875. Випрямлення отриманої змінної напруги здійснюватимемо за допомогою двухполуперіодного випрямляча на діодах VD33 і VD34. Як пристрій індикації застосовний РКІ.

Для плавного запуску випрямляча пристрій управління ним реалізуємо на мікросхемі DA5 типу NE555, транзисторах VT1-VT3 і оптоелектронних розв'язках VU1-VU4

Схему захисту від зникнення фази реалізуємо на стабілітроні VD20, транзисторі VT5 і оптотранзісторi VU6. Схему захисту від перевищення максимальної встановленої напруги реалізуємо на стабілітроні VD32, транзисторі VT10, і оптотиристорі VU5. Захист від короткого замикання і від перевищення максимально встановленого струму реалізуємо на схемі захисту на мікросхемі DA2 типа UC3875 і струмовому трансформаторі Т1 типу ASM-010.

Для розв'язки низьковольтних пристроїв управління переривником від високої вихідної напруги, що подається на переривник, встановлюємо мікросхему DA6 типу HCPL 3150,котра має потужний вихідний каскад.

Для гальванічної розв'язки від мережі 220В,50Гц, в джерелі живлення низьковольтних мікросхем пристроїв управління, застосуємо трансформатор Т3 типа ТПП-255.

Для зменшення впливу на контролери управління DA1 і DA2 імпульсних перешкод застосуємо подвійний перетворювач випрямленої напруги за допомогою мікросхем DA9, DA10, DA11, DA12.

 Як розв'язка ланцюгів управління низьковольтного контролера DA2 від високої напруги, що подається на транзистори VT6-VT9, застосуємо драйвери розв'язки на мікросхемах DA3 і DA4 типа IR2113. Схема електрична принципова приведена на кресленні АП-14Б.08.000.Э3 .

3.1 Робота пристрою за електричною схемою

Пристрій працює таким чином. При підключенню до мережі за допомогою вимикача S1 джерело живлення виробляє стабілізовану напругу +5, +9, +12. одночасно з цим включається електромотор вентилятора охолодення. У початковий момент часу на виході мікросхеми DA5 присутній високий рівень напруги, який відкриває транзистор VT1, котрий через оптоелектронну розв'язку VU4 відкриває тиристор VS4, і той починає заряджати конденсатори фільтру C16 та С17. Після витримки у 4 секунди мікросхема DA5 перемикається і на виході 3 стає низький рівень напруги, при цьому транзистор VT1 закривається і відповідно тиристор VS4 закривається теж. Відкривається транзистор VT2, який через оптоелектроннi розв'язки VU1, VU2, VU3 дозволяє роботу тиристорів VS1, VS2, VS3 відповідно.

Мостовий випрямляч починає свою роботу, при цьому контролер управління переривником, VT4 не працює і транзистор знаходиться в закритому станi, тому на транзисторах моста інвертора живлення відсутнє, хоча контролер управління DA2 працює і на виході напруга відсутня.

Bключаєтся контролер DA1 і з його виходу 6 через R60 імпульси управління поступають на другу ніжку DA6, яка управляє транзистором VT4, дозволяючи його відкриття. Одночасно з цим на транзисторах моста з'является живлення і перетворювач постійної напруги в змінну починає свою роботу.

Вихідні сигнали контролера управління мостового випрямляча з 8 і 11 ніжок поступають на входи драйверів DA4 і DA5, які у свою чергу управляють транзисторами мостового перетворювача, побудованого на транзисторах VT6 - VT9.

Регулювання вихідної напруги здійснюється за допомогою резистора R5, який змінює частоту контролера на мікросхемі DA1. Для забезпечення безпеки роботи пристрою передбачений захист від зникнення однієї з фаз, зібраний на стабілітроні VD20, транзисторі VT5 і оптоелектронной збірки VU6. При зникненні однієї з фаз величина випрямленої напруги падає до 420 В і стабілітрон VD20 закривається, що приводить до закривання транзистору VT5, який вимикає оптотранзістор VU6, який припиняє подачу імпульсів, що управляють переривником на транзисторі VT4. Пристрій не включиться до тих пір, доки не будуть присутні а всі три фази, спостерігати за наявністю або відсутністю фаз можна за допомогою індикаторів HL1, HL2, HL3, розташованих на передній панелі.

Робота схем захисту від перевищення напруги на транзисторах мостового перетворювача.Схема захисту від перевищення напруги на транзисторах мостового перетворювача зібрана на стабілітроні VD32, транзисторі VT10, і оптотиристорі VU5. Працює вона таким чином: регульована за допомогою переривника вихідна напруга, на транзисторах мостового перетворювача, через резистивний дільник R57, R58, R63, R64 і діод VD31 подається на вхід схеми захисту. При збільшенні величини напруги понад 400 В відбувається пробій стабілітрону VD32, що призводить до відкриття транзистору VT10,який в свою чергу призводить до спрацювання оптотиристору VU5, що призводить до закриття транзистору VT2. При цьому транзистор VT2 забороняє роботу випрямного мосту. Для повернення пристрою до робочого стану необхідно вимкнути і знову ввімкнути вимикач S1.

 При перевищенні струмом рівня 50 А датчик струму В1 вимикає мікросхему DA1 - контролер управління переривником на транзисторі VT9. Транзистор VT9 закривається і знімає напруга з мостового перетворювача.

Для забезпечення живлення мікросхем управління переривником і драйверами мостового перетворювача передбачені низьковольтні джерела живлення, ізольовані від спільної шини живлення. Організація цих джерел живлення здійснюється за допомогою зворотноходового перетворювача, реалізованого на мікросхемах DA10 та DA11 і трансформаторі Т2.

Схема електрична принципова приведена на кресленні АП-14Б.08.000.Э3 .

4 ВИБІР ЕЛЕМЕНТНОЇ БАЗИ

Потужне джерело здійснює живлення від промислової мережі змінної напруги 380 В 50 Гц. Пристрій призначений для роботи в несприятливих умовах експлуатації, вказаних в технічному завданні. Враховуючи все вище перераховане вибиратимемо елементну базу.

4.1 Вибір мікросхем

У зв'язку з тим, що при роботі пристрою виникають великі електромагнітні перешкоди, а також кидки струму, для управління пристроєм переривника, вибираємо мікросхему типу UС3842, оскільки вона має внутрішній захист від різких перепадів напруги і розроблена спеціально для роботи в імпульсних джерелах живлення. Для управління мостовою схемою перетворювача постійної напруги в змінну використаємо мікросхему типу UС3875 фірми TI. Ця мікросхема призначена для управлінням мостовими перетворювачами, вона також має внутрішній захист від кидків струму і напруги, її робоча частота сягає 1 MГц і цього цілком достатньо для мостового перетворювача, який працює з частотою 25 кГц. Ці мікросхеми мають низьку напругу живлення і мале енергоспоживання, вихідні каскади ціх мікросхем дозволяють управляти навантаженням до 2 А.

Для забезпечення розв'язки живлення цих мікросхем від високої перетворюваної напруги, яка живить транзистори переривника і мостового перетворювача, вибираємо оптоелектроні розв'язки типу HCPL3150 і IR2113, що мають високий опір між входом і виходом – до 3 Мом. Вихід цих мікросхем дозволяє управляти пристроями вхідні ланцюги яких споживають струм до 2 А, що нас влаштовує.

Для реалізації пристрою управління плавним запуском використаємо таймер на мікросхемі типу NE555. основна гідність цієї мікросхеми, це те, що час затримки включення не залежить від рівня напруги джерела живлення і може бути легко виставлений на необхідний.

Для здійснення подвійного перетворення напруги, необхідної для живлення мікросхем, в джерелі живлення застосуємо мікросхему IR2151S, призначену для управління напівмостовим перетворювачем. Як стабілізатори низьковольтної напруги використаємо мікросхеми типу L7805CV, L7812CV, L7809CV, L7818CV.

В якості розв'язки низьковольтового ланцюга управління тиристорами моста випрямляча, що випрямляють високу напругу, застосоуємо оптоелектроні розв'язки на мікросхемах типу МOC3083.

4.2 Вибір елементів трифазного випрямляча

Як випрямні елементи для трифазного випрямляча використаємо діод – тиристорні зборки типу MDT-40-10, що задовольняють нашим вимогам до випрямляча. Для плавного пуску використаємо тиристор типу BT151.

4.3 Вибір діодів

Для реалізації однофазних випрямлячів, застосованих в блоці живлення, використаємо діоди типу 1N 4007.

Діоди типу КД 521 застосовані в схемі захисту. Їх вистачає для роботи в слабкострумових ланцюгах живлення.

Інші діоди використані в пристрої типу 1N4007. Ці діоди мають високу надiйнiсть і низьку вартість, вони задовольняють нашим вимогам.

4.4 Вибір стабілітронів

Стабілітрони типу BZV55-C18 застосовуються в ланцюгах управління мостовим перетворювачем, фірма виробник транзисторів рекомендує застосовувати стабілітрони саме цього типу в ланцюгах управління мостовими перетворювачами.

Для реалізації схем захисту вибираємо стабілітрон типу КС 156, що повністю задовольняє нашим вимогам.

4.5 Вибір транзисторів

Транзистори типу КТ 315Б вживаний для управління схемою плавного пуску і для схем захисту. Ці транзистори мають високу надёжность і малу вартість.

Транзистори мостового перетворювача вибираємо типу 50MT060WH, а транзистор переривника типу G4PF50WD, виходячи з того що на частоті 25 кГц ці транзистори можуть працювати на струмах до 70 А.

4.6 Вибір конденсаторів.

Виходячи з технічних умов і надійності, як високовольтні конденсатори застосуємо конденсатори типу К78-2, що мають малі струми витоку і що працюють при низькій температурі.

Як конденсатори фільтру основної напруги живлення використаємо конденсатори типу К50-27.

Для згладжування пульсацій в низьковольтних джерелах живлення використаємо конденсатори тіпу К50-35. Як конденсатори фільтру в низьковольтних джерелах живлення використаємо конденсатори типу КМ4.

В низьковольтних джерелах живлення і ланцюгах управління застосовуємо конденсатори типу КМ5.

Ці конденсатори використаємо виходячи з того, що у них низькі струми витоку і широкий температурний діапазон,а також низька вартість.

4.7 Вибір резисторів

Як обмежуючий резистор для пристрою поступового заряду конденсаторів фільтру застосуємо резистор типу ПЭВ-10.

В якості підстроєчних вибираємо резистори типу СП3-19А.

Регулювальні резистори виберемо типу РП1-74.

Інші резистори вибираємо резистори типу С2-29 різної потужності.

Ці резистори мають широке поширення, низьку вартість і задовольняють нашим вимогам.

4.8 Вибір трансформаторів

Вихідний трансформатор виготовляється в лабораторних умовах по виконаних розрахунках.

Як трансформатор гальванічної розв'язки джерел живлення від мережі використаємо стандартний трансформатор типу ТПП-261-220-50, що має вихідні напруги живлення співпадаючі з напругами потрібними для нашого пристрою.

У джерелі подвійного перетворювача використаємо стандартний трансформатор типу МІТ-12В.

4.9 Вибір оптопар

Для реалізації пристрою захисту візьмемо оптопару діод - тиристор типу АОУ101А і діод – транзисторну оптопару типу PС817.

4.10 Вибiр пристроїв індикації

В якості індикаторів роботи джерел живлення візьмемо світлодіоди зеленого кольору типу АЛ 307Б, в якості індикаторів наявності фаз живлячої мережі візьмемо світлодіоди червоного кольору типу ПБК 129.

Як пристрій індикації рівня вихідного струму і напруги використаємо АЦП типу ,котре має вбудований дешифратор і прямий вихід на РКІ.

4.11 Вибiр пристроїв охолодження

Візьмемо вентилятор типу KD12PTS, продуктивності якого вистачає для охолодження силових елементів.

4.12 Вибір запобіжників

Для захисту джерел живлення при виникненні аварійної ситуації використаємо не відновлювані запобіжники типу ВП2Т-1Ш, розраховані на роботу до 2 А.

4.13 Вибір автоматичного вимикача

Як пристрій ввімкнення і вимикання живлення мережі використаємо автоматичний вимикач типу АЭ2043М-10-00У3-А, що має тепловий і струмовий захист.

4.14 Вибір роз'єднань

Як вихідні роз'єднання використаємо роз'єднання типу K375J розраховані на напругу до 600 В і струм до 200 А.

4.15Вибiр клемника

Візьмемо клемник типу X977YT04 розрахований на напругу 500 В і струм до 150 А.

5 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

5.1 Методика розрахунку тепловідводу

Існує три способи поширення тепла: конвективний, за допомогою випромінювання і кондуктівий.

5.1.1 Конвекція

Конвективний теплообмін між твердим тілом і газоподібною (рідкою) середою в спільному випадку підкоряється закону Ньютона-ріхмана:      

де Р— теплова потужність втрат, яку радіатор повинен розсіяти в навколишньому просторі;

Ss — ефективна площа поверхні радіатора;

Ts — температура радіатора;

Та — температура навколишнього середовища;

ак — коефіцієнт конвективного теплообміну між радіатором і

середою.

Конвективна складова теплообміну в значній мірі залежить від того, яка конструкція радіатору, яким чином розташований радіатор в пристрої, чи обдувається він примусово. У таблиці 5.1 приводяться розрахункові формули коефіцієнта теплообміну для найбільш поширених на практиці випадків[7].

Значення коефіцієнта А2 для повітряної середи вибирається за значенням середньої температури Тср з таблиці 5.2. Середня температура визначається із співвідношення:

 (5.2)

Таблиця 5.1– Розрахунок коефіцієнта ak.

Таблиця 5.2 – Значення коефіцієнта А2.

5.1.2 Випромінювання

Закон передачі енергії випромінюванням схожий на закон конвекції:

 (5.7)

де аi — коефіцієнт теплообміну випромінюванням.

 - приведений ступінь чорноти поверхні випромінювання;

 - коефіцієнт опроміненості;

Коефіцієнт опроміненості показує, яка частина енергії, що випромінює радіатором, потрапляє в навколишнє середовище.

— перехідна температурна функція, визначувана різницею температур середи і радіатора. Ступінь чорноти різних поверхонь позначений у табл. 5.3.

Таблица 5.3 – Ступінь чорноти різних поверхонь.

В разі ребристого радіатора = 0.75...0,8.

Перехiдна функцiя f(Ta,Ts) може бути визначена з вираже­ня:

                         (5.8)

Размiрность значень функцiї — Вт/(м2 °С).

5.1.3 Кондукція

Поширення тепла через електроізоляційну підкладку, яка застосовується для ізоляції радіатора від електричних ланцюгів — типовий випадок кондукциі. Товщина підкладки мала в порівнянні з висотою і шириною, тому весь тепловий потік проходить через прокладку повністю, не розсіваючись на її бічних гранях. Якщо бічні грані також починають розсіювати тепло, про кондуктівний теплообмін говорити вже не можна. Інколи як охолоджувачі використовують не спеціально розроблені радіатори, а стінки корпусу приладу. Наприклад, в модульних джерелах живлення корпус одночасно служить радіатором — його у ряді випадків ребрять і фарбують в чорний колір. Внутрішній простір заповнюється теплопроводящим компаундом, що забезпечує, до всього іншого, і механічну стійкість до удару.

У теплових розрахунках охолоджувачів потрібно враховувати всі три складові теплообміну, проте при розрахунку теплообмінних процесів між радіатором і навколишнім середовищем можна нехтувати кондуктівною складовою, оскільки вона вносить свій істотний вклад лише при передачі тепла від корпусу елементу до радіатора через електроізоляційну підкладку. Насправді розміри радіатора впливають на розподіл поверхневої температури: найбільш віддалені ділянки прогріваються гірше. Врахувати цю обставину можна введенням коефіцієнта неравномерності прогрівання радіатора – g.

Коефіцієнт неравномерності прогрівання визначається виходячи з максимального лінійного розміру радіатора. На рис.5.1 показана залежність коефіцієнта неравномерності прогрівання для ребреного радіатора.

Рисунок 5.1 – . Графік неравномерності прогрівання ребреного радіатора

Методика розрахунку ребреного радіатора з примусовим охолоджуванням в загальному вигляді:

1) обчислюємо теплові втрати Рп напівпровідникового приладу (Pn=I1·0,5);

задаємося максимальною робочою температурою середи і за довідковими даними визначаємо температуру кристалла Та задаємося максимальною робочою температурою середи і за довідковими даними визначаємо температуру кристала ;

3) по довіднику визначаємо повний тепловий опір радіатора Rt;

4) задаємося висотою пластини і визначаємо коефіцієнт неравномерності прогрівання g за даними рис. 5.1; вибираємо охолоджуючий вентилятор; визначаємо температуру радіатора Тs :

5) обчислюємо коефіцієнт теплообміну випромінюванням і конвекцією;

5) визначаємо площу теплоотводящей поверхні радіатора за формулою:

5.2 Розрахунок системи охолоджування

Розрахунок системи охолоджування для чопперного стабілізатора реализованного на VT4 и D5 :

1)  Pn=I1·0,5=42,8·0,5=21,4 (Вт)

2)  Ta=20 oC;

3)  Rt=0,5oC/Вт;

4)  D=55(мм);

V=2(м/с);

 = 20+(0,5·21,4)/0,98=30,9 oC;

5)

5)

Згідно із розрахунком обираємо радіатор Р5Ц :Ss=85 cм2; охолоджуючий вентилятор : KD12PTS;

5.3 Методика розрахунку трансформатору двотактового мостового перетворювача

Рисунок 5.2 – Схема двотактового мостового перетворювача

Рисунок 5.3 – Часові діаграми роботы двотактового мостового перетворювача

Працює перетворювач таким чином.

На інтервалі [0;tu] відкриті транзистори VT1, VT4 за рахунок струмів Iб1 і Iб4, що протікають в їх базах. До первинної обмотки 1—2 трансформатора Т прикладена напруга U1 = Un. Вторинна обмотка 3—5 має відведення від середньої точки (4). Полярності напруги такі, що діод VD5 відкритий, а діод VD5 закритий. До дроселя L прикладена напруга:

                                                    (5.11)

де = w1/w2 — коефіцієнт трансформації від первинної обмотки з числом витків w1 до вторинної напівобмотці з числом витків w2; UH — напруга на навантаженні.

У обмотці 3—4 протікає лінійно наростаючий струм il дроселя L, середнє значення якого дорівнює струму навантаження iн. При чималій величині L можна вважати, що il ≈ iн (що зазвичай виконується). На інтервалі [0; tu] індукція В лінійно наростає від -Bмакс до Вмакс.

На інтервалі [tu; Т/2] закрито всі чотири транзистори VT1...VT4. Струмом дроселя il, який не може змінитися стрибком, відкриті діоди VD5 і VD5, причому струм дроселя розподіляється порівну між цими діодами (за умови ідеальної симетрії плечей випрямляча):

                                             (5.12)

Оскільки до дроселя на даному інтервалі прикладена напруга Ul = -Uh, струм дроселя лінійно спадає.

Відповідно до закону повного струму можемо записати:

                                       (5.13)

Учитуючи (5.12), отримаэмо:

Hlcp = w1i1                                                                                   (5.14)

На інтервалі [Т/2; t'], тривалість якого рівна tu, струмом IБ2и Iб3 відкриваються транзистори VT2 і VT3. До первинної обмотки виявляється прикладеною напруга U1 = -Un. При цьому діод VD5 закритий, а діод VD5 відкритий, і через нього протікає лінійно наростаючий струм дроселя L.

Нарешті, на інтервалі [t'; T] всі транзистори знову виявляються закритими. Процеси, що відбуваються на цьому інтервалі, практично повністю повторюють процеси на інтервалі [tu; Т/2], за винятком того, що В = -Bмакс. Діоди VD1...VD4 виконують захисну функцію, оберігаючи транзистори VT1...VT4 від появи негативної напруги колектор — емітер.

Для знаходження амплітуди напруги Ua2 на вторинній полуобмотке трансформатора скористаємося регулювальною характеристикою перетворювача, яка для режиму безрозривного струму дроселя має вигляд:

                                             (5.15)

Для того, щоб мати можливість регулювати напругу UH на навантаженні, доцільне номінальне значення tu вибрати рівним Т/4.

Форма струму вторинної напівобмотки трансформатора при Il≈ IH, tu= Т/4 має вигляд, показаний на мал. 5.4.

Малюнок 5.4 – Форма струму вторинної напівобмотки трансформатора

Знайдемо діюче значення струму вторинної напівобмотки :

                              (5.15)

Після обчислення інтегралів отримаємо:

iVD5=0,512·iH                                                                                           (5.17)

Коэфіциент трансформації від первинної обмотки до вторичної:

                                                             (5.18)

Знайдемо амплитуду струму iА1 первинної обмотки:

                                                             (5.19)

Знайдемо действующее значение i1 тока первинної обмотки (при tu = Т/4):

                                                      (5.20)

Тоді можемо знайти кількість витків первинної обмотки:

                                              (5.21)

Знайдемо кількість витків вторинної напівобмотки :

                                                                  (5.22)

Знайдемо розріз дротів первинної и вторинної обмоток за формулою :

                                                                           (5.23)

Зовнішній діаметр семижильного дроту:

                                                              (5.24)

Загальний розтин по изоляції первинної обмотки:

                                                         (5.25)

Загальний розтин по изоляції вторинної обмотки:

                                                        (5.25)

Таким чином вільне вікно сердечника складатиме :

                                              (5.27)

5.4 Розрахунок трансформатору

Необхідно отримати напругу UH= 400 В, струм iн= 40 А. Частоту перетворення оберемо f = 25 кГц (Т = 40 мкс).

За формулою (5.15) при tu= Т/4 знайдемо амплитуду напруги UA2 на вторинній напівобмотці трансформатора:

Знайдемо діюче значення струму вто­ринної напівобмотки за формулою (5.17):

iVD5=0,512·40=24,5 (A)

Коэфіциент трансформації від первинної обмотки до вторинної за формулою (5.18):

Знайднмо амплитуду струму iА1 первинної обмотки за формулою (5.19):

Знайдемо діюче значення i1 струму первинної обмотки (tu = Т/4) за формулою (5.20):

Задамося сердечником :Sc=780 (мм2), Sо=1800 (мм2).Тип феррита – 1500НМЗ,броневой. Задамося максимальним значенням ин­дукції у сердечнику Вмакс = 0,2 Тл. Значення напруженості Нмакс при цьому буде знаходитися в интервалі 40...80 А/м. Для будь якого ферита кс= 1.Із довідника: k0=0,2;j = 3 (A/мм2).

Знайдемо кількість витків первинної обмотки за формулою (5.21):

Знайдемо кількість витків вторинної напівобмотки за формулою (5.22):

Таким чином, вторинна обмотка повинна містити 52 витки з відведенням від середньої точки.

Знайдемо перетин дротів первинної і вторинної обмоток за формулою (5.23):

Як дріт первинної обмотки використовуватимемо дріт, скручений з семи дротів ПСДК, кожен з яких має діаметр d1ж = 1,5 мм (діаметр жили по ізоляції dіз =1,57 мм). Перетин такого семижильного дроту:

Вживання семижильного дроту дозволяє забезпечити достатню гнучкість дроту і понизити втрати від поверхневого ефекту. Вибрана кількість жил забезпечує рівномірність укладання жил при скручуванні.

Визначимо зовнішній діаметр семижильного дроту за формулою (5.23):

Як дріт вторинної обмотки використовуватимемо дріт марки ПСД перетином 3,44 мм, ізольований стрічкою з липкої склолакоткані марки ЛСКЛ-155 завтовшки 0,15 мм, укладеною з 50%-ним перекриттям. Діаметр по ізоляції такого дроту складає d2із≈ 4мм.

Перевіримо розташованість обмоток у вікні сердечника. Як ізоляцію сердечника використовуватимемо склолакоткань марки ЛСЕ-105/130 завтовшки ∆из = 0,15 мм, укладену з 50%-ним перекриттям.У сердечника мають бути зняті гострі кромки.

Першою будемо мотати первинную обмотку.

Загальний розтин по изоляції первинної обмотки визначемо за формулою (5.25):        

Поверх первинної обмотки накладемо міжобмоточну ізоляцію із склолакоткані ЛСЕ-105/130 завтовшки 0,15 мм з 50% -ним перекриттям.

Спільний перетин по ізоляції вторинної обмотки визначимо по формулі (5.25):

Згідно з формулою (5.27) вільне вікно сердечника буде складати :

Це значить що ми маємо десь 40% вільного вікна.

6 КОНСТРУКТОРСЬКО-ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

Система управління потужним джерелом живлення конструктивно виконана у вигляді окремого герметично закритого блоку і кріпиться на правій стійці установки за допомогою несучої панелі трьома гвинтами. Всі електричні з'єднання з датчиками і виконавчими механізмами здійснюється за допомогою роз'єднань. Корпус пристрою виготовлений з матеріалу СН-28Г, литвом під тиском на термопласт автоматі за вказаними розмірами. Для встановлення елементів управління на передній панелі за допомогою свердлувального верстата типа 2Н118Г проводимо свердління отворів. Для установки пристрою індикації на передній панелі прорізаємо отвір за допомогою фрезерного верстата СФ676. Несуча панель виготовляється із сталі марки СТ3 по ГОСТ 9543-60 завтовшки три міліметри за допомогою різного устаткування. На початку проводимо розмітку стандартного листа із сталі по необхідних розмірах. Після проводиться розмітка отворів і вікна під установку пристрою індикації. Після цього за допомогою фрезерного верстата типа СФ676 вирізуємо вікно і за допомогою свердлувального верстата типа 2Н118Г свердлимо необхідні отвори. Після цього в отворах, призначених для кріплення корпусу, нарізуємо різьбу. Після закінчення обробки проводимо знімання задирок і знежирення виготовленої деталі.Після цього,за допомогою краскопульту фарбуємо металічні частини корпусу грунтом №138 ГОСТ 4056-48.Після сушильної камери, за допомогою краскопульту фарбуємо сірою емаллю МЛ-12 ГОСТ 9854-64.Після цього знову запікаємо у термокамері при температурі 140 оС на протязі 20 хвилин. Після цього проводимо зборку.

7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ ПРИБОРА «МОЩНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ»

7.1 Цель и назначение

Целью данной работы является разработка источника вторичного электропитания. Прибор относится к электротехнике, а именно к источникам питания, и может быть использован в трехфазных сварочных полуавтоматах и аппаратах механизированной сварки плавящимся электродом, а также электрогальванике, для заряда аккумуляторных батарей и в других случаях, когда требуется мощный источник стабилизированного тока или напряжения, обладающий высокими показателями стабилизации и КПД.

7.2 Расчет себестоимости и цены изделия

Себестоимость представляет собой выраженные в денежной форме текущие затраты предприятия, ПО, НИИ на производство продукции. В ходе производственно-хозяйственной деятельности эти затраты должны быть возмещены за счет выручки от продаж.

Целью учета себестоимости продукции является полное и достоверное определение фактических затрат, связанных с разработкой, производством и сбытом продукции.

Затраты, включенные в себестоимость продукции группируются по следующим элементам: материальные затраты, затраты на оплату труда, отчисления на социальные мероприятия, другие затраты.

7.2.1 Материальные затраты

К материальным затратам относятся затраты на сырье и материалы, а также на покупные комплектующие изделия (ПКИ) с учетом транспортно-заготовительных расходов.

Расчет затрат на сырье и материалы ведется по формуле:

, (7.1)

где  - норма расхода i-го материала на единицу продукции;

 - цена единицы i-го вида материала, грн;

 - стоимость отходов (2 % от стоимости материала);

 - количество видов материала.

7.2.2 Расчет стоимости покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий

Расчет стоимости покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий производится на основании ведомости покупных изделий с учетом коэффициента поправки из действующих на Украине.

Таблица 7.2 - Расчет стоимости покупных комплектующих изделий.

7.2.3 Возвратные отходы

Стоимость отходов определяется по формуле:

, (7.2)

Расчет стоимости сырья и материалов представлен в таблице 7.1

Таблица 7.1 - Стоимость сырья и материалов.

7.2.4 Транспортно-заготовительные расходы

Транспортно-заготовительные расходы принимаются в размере 12 % от стоимости сырья, материалов и покупных комплектующих изделий и в денежном выражении составляют:

7.2.5 Затраты на оплату труда

К затратам на оплату труда относится основная и дополнительная заработная плата персонала, занятого выполнением конкретных работ: научные работники, научно– вспомогательный персонал и производственные рабочие.Расчет затрат на основную заработную плату приведен в таблице 7.3.

Таблица 7.3 - Расчет затрат на основную заработную плату

7.2.6 Дополнительная заработная плата

Включает в себя доплаты и надбавки к тарифным ставкам и должностным окладам в размерах предусмотренных действующим законодательством; премии и поощрения рабочим, руководителям, специалистам и другим служащим за производственные результаты; и другие расходы на оплату труда.

Дополнительную заработную плату принимаем в размере 10% от .

 грн.

7.2.7 Отчисления на социальные мероприятия

- отчисления на обязательное государственное пенсионное страхование – 32% от;

 грн.

- отчисления на обязательное социальное страхование – 2,5% от ;

 грн.

- отчисления на общеобязательное государственное социальное страхование на фонд занятости – 2,5% от ;

 грн.

- отчисления на индивидуальное страхование персонала предприятия – 1% от .

 грн.

7.2.8 Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования

 К общепроизводственным расходам относятся затраты на полное восстановление и капитальный ремонт основного фонда (амортизационные отчисления), арендная плата, затраты на обслуживание производственного процесса, затраты на энергию и т.д. Принимаются в размере 70% от Зосн:

Зобщ.р.=4850×0,7=3395,00 (грн).

7.2.9 Административные расходы

Административные расходы- расходы, связанные с приобретением сырья материалов, затраты на пожарную и сторожевую охрану, обеспечение правил техники безопасности труда, расходы на подготовку кадров, набор рабочей силы.

В нашей работе административные расходы принимаются в размере 10% от Зосн :

Задм.=4850×0,1=485,00 (грн).

На основании проведённых расчётов составим калькуляцию себестоимости в таблице 7.4.

Таблица 7.4 - Расчет статей калькуляции себестоимости.

Вывод: Данная разработка имеет сравнительно низкую себестоимость, что позволяет реализовать данный прибор по сравнительно низкой цене, сохраняя при этом заданный уровень рентабельности. При серийном производстве отпускная цена снизится в 3-5 раз.

8 ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

8.1 Загальні питання охорони праці і навколишнього середовища

8.1.1 У проекті розглядуються принципи роботи і побудови потужного джерела живлення. При розробці цього пристрою питання охорони праці розглядуються стосовно забезпечення оптимальних (здорових і безпечних) умов праці для розробника.

8.1.2 Охорона праці

Це система правових, соціально-економічних, організационно-технічеських, гігієнічних, лікувально-профілактичних заходів і засобів, направлених на збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці ДСТУ 2293-00 [ 8 ].

8.1.3 Перелік використовуваного устаткування і приладів

В ході реалізації теми проекту необхідно використовувати:

-        осцилограф будь-якого типа;

-        комбінований вимірювальний прилад.

Перераховане устаткування використовує напруга промислової електромережі 220В, тому необхідно виконувати правила по безпечному веденню роботи з електроустаткуванням.

8.1.4 Шкідливі і небезпечні виробничі чинники

Відповідно до класифікації небезпечних і шкідливих виробничих чинників по ГОСТ 12.0.003-74* [ 9 ] в таблиці 8.1 приведений перелік небезпечних і шкідливих чинників при розробці потужного джерела живлення.

Таблиця 8.1 – Небезпечні і шкідливі виробничі чинники

8.2 Виробнича санітарія

8.2.1 Робота розробника

Відноситься до категорії 1а (витрата енергії організму при виконанні роботи до 152 ккал/час) і не вимагає фізичної напруги. Але оскільки робота розробника є нервно-напряженним працею, то мікроклімат приміщення має бути оптимальним. У таблиці 8.2 згідно ГОСТ 12.1.005-88 [16], ДСН 3.3.6.042-99 [ 17 ] приведені оптимальні метеорологічні умови.

Таблица 8.2- Оптимальные метеорологические условия

8.2.2 Для підтримки в приміщенні оптимального температурного режиму і перепадів тиску, відповідно до вимоги Сніп 2.04.05-92 [18], в лабораторії передбачено в холодний період року опалювання (центральне водяне), використовується природна вентиляція через відкриття вікон, перепад тиску зовнішнього і внутрішнього повітря і контроль внутрішнього повітря. Встановлена витяжна вентиляція, при використанні паяння є місцевий витяг у вигляді парасольки на робочому місці.

8.2.3 Для забезпечення раціонального освітлення, передбачено природне і штучне освітлення, які нормуються Сніп Ii-4-79/95 [19 ].

У лабораторії в світлий час доби передбачено бічне однобічне природне освітлення, яке здійснюється через світлові отвори в зовнішніх стінах будівлі, в темний час – система штучного освітлення.

Враховуючи розміщення лабораторії в будівлі міста Харкова (Iv-й пояс світлового клімату) і орієнтацію вікон на захід нормоване значення коефіцієнта природної освітленості (КЕО) визначається по формулі:

де - нормативний КЕО, рівний 1,5%;

m - коефіцієнт світлового клімату, рівний 0,9 (для міст України);

з - коефіцієнт сонячності клімату, рівний 0,8 (для даних умов: орієнтація вікон на захід);

=1,5×0,9×0,8=1,08 %

Характеристика зорової роботи – середній точності; найменший розмір об'єкту розрізнення, мм – 0,5-1,0; розряд зорової роботи – IV; подразряд зорової роботи – г; контраст об'єкту розрізнення з фоном – середній; характеристика фону – світлий освітлення комбіноване 750 лк, спільне – 300 лк, використовуються лампи типа ДРЛ 250.

8.2.4 Основними джерелами шуму є витяг і вимірювальні прилади, блоки живлення. Рівні шуму, що генерується витягом і приладами, не перевищує 50дба. Це отримано за рахунок використання безшумного вентилятора у витягу і шумозащищенних корпусів приладів. Що відповідно до ГОСТ 12.1.003-83[11], ДСН 3.3.6.037-99[12], є нормою для даного виду трудової діяльності.

8.2.5 Джерела вібрації в лабораторії – система вентиляції. Рівні вібрації не перевищують встановлених норм, ГОСТ 12.1.012-90 [20], ДСН 3.3.6.039-99 [21].

Дотримані встановлені норми шуму і вібрацій. Цього удалося добитися за рахунок вживання амортизаційних килимків, на які встановлені прилади, а також амортизаційних матеріалів, використовуваних як прокладка між витягом і стіною.

8.2.6 Робота будь-яких приладів, у тому числі і апаратури електровимірювання, супроводиться виникненням ЕМП. Гранично допустимі рівні магнітних полів на робочих місцях відповідають санітарним нормам, приведеним в ДНАОП 0.03-3.13-85 [22 ].

8.3 Безпечне ведення робіт

Живлення електроустаткування здійснюється від мережі змінного струму з напругою 220 В і частоти 50 Гц з глухозаземленной нейтралью. Потужність, споживана від мережі змінного струму, не перевищує 50 Вт. Застосовується перший клас захисту від ураження електричним струмом обслуговуючого персоналу згідно ГОСТ 12.2.008.0-75* [23]. В даному випадку, згідно ГОСТ 12.1.030-81* [28] ефективною схемно-конструктівной мірою захисту є занулення. Клас приміщення по небезпеці ураження електричним струмом - приміщення з підвищеною небезпекою ураження електричним струмом. Можливість одночасного дотику до тих, що мають з'єднання із землею металоконструкції і металевим корпусам електричного устаткування. Регламентуючий документ - ПУЕ-87 [25], ГОСТ 12.1.013-78 [24].

Клас об'єкту розробки за способом захисту від ураження електричним струмом – 1. Прилад має робочу ізоляцію і елемент для заземлення (занулення). ГОСТ 12.2.008.0-75*[23].

8.3.1 Комплекс необхідних заходів по техніці безпеки при розробці пристрою виміру визначається виходячи з конструктивних і схемно-конструктівних способів захисту.

8.3.2 Конструктивні заходи електробезпеки запобігають можливості дотику людини до токоведущим частин. Всі вимірювальні прилади виконані в захисних корпусах. Застосовуються прилади закритого типа, згідно ПУЕ-87[25] і ГОСТ 14254 – 80 [27] ступінь захисту Ip44, де перший знак “4”-защита від твердих тіл розміром більше 1 мм, другий знак “4”- захист від бризок.

8.3.3 Схемно-конструктівниє міри знижують небезпеку дотику людини до нетоковедущим струмопровідним частинам електричних пристроїв при випадковому пробої ізоляції і виникненні електричного потенціалу на них.

8.3.5 Експлуатаційні заходи безпеки.

Первинне джерело живлення 220 В, частота 50 Гц. Напруга мережі подається на розподільну шафу. У приміщенні лабораторії прокладена шина повторного захисного заземлення, виконана відповідно до ГОСТ 12.1.030-81*[28], яка сполучена з глухозаземленной нейтралью електричної установки. Опір заземляючого пристрою не повинен перевищувати 0,6 Ом. Для роботи з пристроями під високою напругою необхідні наступні заходи:

- не підключати або відключати роз'єми кабелів при номінальній напрузі;

- технічне обслуговування і ремонт проводити при вимкненій напрузі;

- до роботи допускаються особи, що спеціально навчені і мають допуск до робіт відповідно до ПУЕ-87[25].

8.4 Пожежна безпека

Пожежна безпека – достаток об'єкту при якому зі встановленою вірогідністю виключається можливість виникнення і розвитку пожежі, а також забезпечується захист матеріальних цінностей і людей.

Причинами, які можуть викликати пожежу в приміщенні лабораторії, є:

- несправність електричної проводки і приладів;

- коротке замикання електричного ланцюга;

- перегрівши апаратури і електричної проводки;

- розряд статичної електрики;

- блискавка.

Категорія будівлі по пожежній і взривопожарной небезпеки - пожароопасноє, Ст В приміщенні знаходяться тверді матеріали, що згорають, і речовини. Регламентуючий документ - ОНТП 10-90 [29]. Клас приміщення (зона) по пожароопасності - П-iiа, П-ii. Тверді матеріали, що згорають, і волокнисті горючі речовини. Відповідно до ПУЕ-87[25].

Мінімальний допустимий ступінь захисту електричної апаратури і електричних світильників - Ip44-електрічеськая апаратура, Ip2х-електрічеськие світильники. Клас приміщення по пожароопасності П-iiа, П-ii. Що відповідає ПУЕ-87[25], ГОСТ 14254-80[27].

Пожежна безпека відповідно до ГОСТ 12.1.004-91 [31] забезпечується системами запобігання пожежі, пожежного захисту, організаційно - технічними заходами.

Система запобігання пожежі направлена на запобігання виникненню пожежі і в даній лабораторії включає:

- контроль і профілактику ізоляції;

- максимальний струмовий захист від коротких замикань;

- вибір перетину дротів по максимально допустимому нагріву;

- охолоджування елементів, що нагріваються, і блоків апаратури за допомогою вбудованих вентиляторів;

         - для відведення зарядів статичної електрики діелектричні корпуси апаратури заземлені (Rз=100 Ом).

         - виконання, вживання і режиму експлуатації електроапаратури відповідає класу приміщення по пожежній небезпеці П-iiа, П-ii. Відповідно по положенню електроапаратура має ступінь захисту Ip44, електросвітильники – Ip2х.

- для даного класу будівель, приміщення яких відносяться по ПУЕ-87[25] до класу П-iiа, П-ii і місцевості з середньою грозовою діяльністю 10 і більше годин в рік (умови м. Харкова) встановлено III категорію молнієзащити. На будівлі встановлений громовідвід, призначений для захисту від прямого удару блискавки.

Система пожежного захисту призначена для локалізації і гасіння пожежі і включає:

         - аварійне відключення апаратури і комунікацій;

- сповіщення про пожежу повинне здійснюватися по телефону, крім того, в приміщенні встановлені теплові пожежники ізвещателі;

         - лабораторія оснащена углекислотним вогнегасником ОУ-2, який можна використовувати для гасіння електроустановок напругою до 380 В;

         - ступінь вогнестійкості будівельних конструкцій – III вибрана з врахуванням категорії приміщення по пожежній небезпеці В і поверховості будівлі 3;

- для успішної евакуації людей на випадок пожежі відстань до найближчого евакуаційного виходу не перевищує 40 м, розміри дверей і ширину коридорів відповідає протипожежним нормам проектування виробничих будівель.

8.5 Охорона навколишнього середовища

Питання захисту навколишнього середовища не розглядуються, оскільки розробка пристрою – процес екологічно чистий.

9 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОЗРОБКИ ПРИЛАДУ «ПОТУЖНЕ ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ»

9.1 Мета і призначення

Метою даної роботи є розробка джерела вторинного електроживлення. Прилад відноситься до електротехніки, а саме до джерел живлення, і може бути використаний в трифазних зварювальних напівавтоматах і апаратах механізованої зварки плавким електродом, а також електрогальванике, для заряду акумуляторних батарей і в інших випадках, коли потрібне потужне джерело стабілізованого струму або напруги, що володіє високими показниками стабілізації і ККД.

9.2 Розрахунок собівартості і ціни виробу

Собівартість є вираженими в грошовій формі поточними витратами підприємства, ПО, НДІ на виробництво продукції. В ході виробничо-господарської діяльності ці витрати мають бути відшкодовані за рахунок виручки від продажів.

 Метою обліку собівартості продукції є повне і достовірне визначення фактичних витрат, пов'язаних з розробкою, виробництвом і збутом продукції.

Витрати, включені в собівартість продукції групуються по наступних елементах: матеріальні витрати, витрати на оплату праці, відрахування на соціальні заходи, інші витрати.

9.2.1 Матеріальні витрати

До матеріальних витрат відносяться витрати на сировину і матеріали, а також на купувальні комплектуючі вироби (ПКИ) з врахуванням транспортно-заготовітельних витрат.

Розрахунок витрат на сировину і матеріали ведеться по формулі :

, (9.1)

где  - норма витрат i-го материалу на одиницю продукції;

 - ціна одиниці i-го вида материалу;

 - вартість відходів (2 % от вартості материалу);

 - кількість видів материалу.

9.2.2 Розрахунок вартості купувальних напівфабрикатів і комплектуючих виробів

Розрахунок вартості купувальних напівфабрикатів і комплектуючих виробів проводиться на підставі відомості купувальних виробів з врахуванням коефіцієнта поправки з тих, що діють на Україні.

Таблиця 9.2 - Розрахунок вартості купувальних комплектуючих виробів.

9.2.3 Зворотні Відходи

Вартість відходів визначається за формулою:

, (9.2)

Розрахуок вартості матеріалів представлен у таблиці 9.1

Таблиця 9.1 - Вартість матеріалів.

9.2.4 Транспортно-заготівельні витрати

Транспортно-заготівельні витрати приймаються у розмірі 12 % від вартості сировини, матеріалів і купувальних комплектуючих виробів і в грошовому вираженні складають:

9.2.5 Витрати на оплату праці

До витрат на оплату праці відноситься основна і додаткова заробітна плата персоналу, зайнятого виконанням конкретних робіт: науковці, научно– допоміжний персонал і виробничі робітники. Розрахунок витрат на основну заробітну плату приведений в таблиці 9.3.

Таблиця 9.3 - Розрахунок витрат на основну зарабітну плату

9.2.6 Додаткова заробітна плата

Включає доплати і надбавки до тарифних ставок і посадових окладів в розмірах передбачених чинним законодавством; премії і заохочення робітником, керівникам, фахівцям і іншим службовцям за виробничі результати; і інші витрати на оплату праці.

Додаткову заробітну плату приймаємо у розмірі 10% від .

 грн.

9.2.7 Відрахування на соціальні заходи

- відрахування на обов'язкове державне пенсійне страхування – 32% от;

 грн.

- відрахування на обов'язкове соціальне страхування – 2,5% від;

 грн.

- відрахування на обов'язкове державне социальне страхування у фонд зайнятости – 2,5% от ;

 грн.

- відрахування на індивидуальне страхування персоналу підприємства – 1% от .

 грн.

9.2.8 Витрати за змістом і експлуатації устаткування

До витрат за змістом і експлуатації устаткування відносяться витрати на повне відновлення і капітальний ремонт основного фонду (амортизаційні відрахування), орендна плата, витрати на обслуговування виробничого процесу, витрати на енергію і так далі Приймаються в розмірі 70% от Зосн:

Зобщ.р.=4850×0,7=3395,00 (грн).

9.2.9 Адміністративні витрати

Адміністративні витрати, пов'язані з придбанням сировини матеріалів, витрати на пожежну і сторожову охорону, забезпечення правил техніки безпеки праці, витрати на підготовку кадрів, набір робочої сили.

У нашій роботі адміністративні витрати приймаються в розмірі 10% от Зосн :

Задм.=4850×0,1=485,00 (грн).

На основанії проведенных розрахунків складемо калькуляцію собівартості у таблиці 9.4.

Таблиця 9.4 - Розрахунок статей калькуляциії собівартості.

Висновок: Дана розробка має порівняно низьку собівартість, що дозволяє реалізувати даний прилад за порівняно низькою ціною, зберігаючи при цьому заданий рівень рентабельності. При серійному виробництві відпускна ціна знизиться в 3-5 разів.

ВИСНОВКИ

В результаті виконання дипломної роботи розроблено потужне джерело стабілізованого струму або напруги, що володіє високими показниками показниками стабілізації і ККД. У пристрої, що розроблено, застосований керований мостовий випрямляч, керований перетворювач і потужний вихідний трансформатор, що дає можливість організувати подвійне перетворення змінної напруги в постійне. Наявні три схеми захисту – захист від зникнення фази, від перевищення напруги і струму. У пристрої використано високочастотні інвертори живлення, що дозволили досягти меншої маси, габаритних розмірів, та вищого ККД по відношенню до лінійних, що в свою чергу дає виграш по ресурсозберіганню.

Розроблений прилад може бути використаний в трифазних зварювальних напівавтоматах і апаратах механізованої зварки плавким електродом, а також електрогальванике, для заряду акумуляторних батарей і в інших випадках

СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ

1.  Артемеико М.Е., Кринтшфович И.А., Сищина И.З. Современные методы анализа энергетических процессов в транзисторных преобразователях напряжения. - Киев, 1991. - 53 с. (Препр / Ин-т электродинамики АН УССР; №688).

2.  Бас А.А., Миловзоров В.П.,Мусолин А.К. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. - М.: Радио и связь, 1987. - 160 с.

3.  Белов Г. А. Высокочастотные тиристорно-транзисторные преобразователи постоянного напряжения. - М/ Энергоатомиздат, 1987. -120с.

4.  Булатов О.Г., Царенко А.И., Поляков В.Д. Тиристорно - конденсаторные источники питания для электротехнологии. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -200с.

5.  Мелешин В.И., Новинский В.И. Транзисторные преобразователи напряжения с последовательным резонансным контуром // Электротехника.-1990.-№8.-С.47-53//

6.  Северc Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного на­пряжения для систем вторичного электропитания.М.: Энергоатомиздат,1988.-294 с.

7.  Семенов Б.Ю Силовая электроника. 2005. - М.: Радио и связь, 2005. - 160 с.

8.  ДСТУ 2293-00.ССБП.ОП. Термины и значения. – Введен 01.07.2000

9.  ГОСТ 12.0.003-74*. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - Введен 01.01.75.

10.  ГОСТ 12.1.038-82*. ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновений и токов. - Введен 01.01.89.

11.  ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности- Введен 01.01.89.

12.  ДСН 3.3.6.037-99. Санітарні норми виробничго шуму, ультразвуку, інфразвуку.- К.: 1999.

13.  ГОСТ 12.1.002-84. ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах. - Введен 01.01.85.

14.  ДНАОП 0.03-3.04-77. Предельно допустимые уровни влияния прерывистых неоднородных магнитных полей при работе с магнитными установками и магнитными материалами №1742-77.- М.: 1985, Минздрав СССР.

15.  ДНАОП 0.03-3.13-85. Предельно допустимые уровни магнитных полей частот 50 Гц №3206-85.- М.: 1985, Минздрав СССР.

16.  ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - Введен 01.01.89.

17.  ДСН 3.3.6.042-99. Санітарні норми мікроклімату виробничих примі-щень.- К.: 2000.

18.  СНиП 2.04.05-92. Отопление. Вентиляция и кондиционирование воздуха.- М.: Стройиздат, 1992.

19.  СНиП II-4-79/95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1980/95.

20.  ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность.– Введен 01.01.91

21.  ДСН 3.3.6.039-99. Санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації.- К.: 1999.

22.  ДНАОП 0.03-3.13-85. Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц №3206-85. – М.: Минздрав СССР, 1985.

23.  Правила устройства электроустановок. ПУЭ-87. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

24.  ГОСТ 12.1.013-78. ССБТ. Строительство. Электробезопасность. Общие требования безопасности. – Введен 01.01.79.

25.  ГОСТ 12.2.007.0-75*. ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности. – Введен 01.01.83.

26.  ДНАОП 0.03-301-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий.

27.  ГОСТ 14254-80.Электрооборудование напряжением до 1000 В. Оболочки. Степени защиты.

28.  ГОСТ 12.1.030-81*. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.- Введен 01.01.82.

29.  Общесоюзные нормы технического проектирования ОНТП 10-90. Определение категорий зданий и сооружений по пожарной и взрывной опасности. – М.: 1990.

30.  СНиП 2.01.02-85. Строительные нормы и правила. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений. - М.: 1986.

31.  ГОСТ 12.1.004-91*. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. - Введен 01.01.92.

32.  ГОСТ 12.1.018-93. ССБТ. Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования. - Введен 01.01.94.

33.  ГОСТ 12.4.124-83*. ССБТ. Средства защиты от статического электричества. - Введен 01.01.84.

34.  РД 34.21.122-87. Инструкция по устройству и проектированию молниезащиты зданий и сооружений.- М.: Энергоатомиздат, 1987.

35.  СНиП 2.09.02-85. Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1986.

36.  ДНАОП 0.00-1.29-97. Правила захисту від статичної електрики.- Діє з 01.01.98.

37.  ДСТУ 2272-93. ССБП. ОП. Пожежна безпека. - Діє з 01.01.95.

38.  ДНАОП 0.00-1.01-95. Правила з пожежної безпеки в Україні.- Діє з 22.06.95.

39.  ГОСТ 12.0.003 – 74. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация ** 1987 (с 01.01.76)