додати матеріал


Джерело безперебійного живлення

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

2006

Вступ

В даний час спостерігається збільшення потреби у високошвидкісних центрах обробки даних, системах телекомунікаційного зв'язку в реальному масштабі часу і застосуванні систем з безперервним автоматичним технологічним процесом. Зростання потреби в такому устаткуванні поряд із забезпеченням великою кількістю різноманітних можливостей висуває підвищені вимоги до джерел електроживлення.

Незважаючи на те, що при генерації електроенергії сигнал має чудову форму, у той момент, коли електроживлення досягає споживача, його якість далека від ідеального. Більшість типів перекручувань неприпустимі, наприклад, значні провали напруги і коливання частоти, що може призвести до непоправних втрат, викликаних ушкодженням устаткування. Звичайно ж фінансові наслідки цього можуть бути суттєвими, впливаючи не тільки на поточну роботу, але, що є серйознішим, і на розвиток підприємства, яке зазнало збитків.

При проектуванні радіоелектронної апаратури, одним з основних критеріїв економічності є зниження споживаної пристроєм потужності (зокрема, застосування нових технологій дозволило скоротити на кілька порядків споживання енергії побутовою апаратурою в порівнянні, наприклад з тим, що було десятки років тому).

За минулі більш ніж 100 років від моменту появи першого електронного пристрою (радіо А. С. Попова) до наших днів змінилось кілька поколінь електронних пристроїв, що мають принципові відмінності по функціональних можливостях, типу застосовуваної елементної бази, конструктивно-технічному рішенню і т.д . Це рівною мірою відноситься до радіоелектронної апаратури побутового призначення, так і системам керування складними технічними об'єктами, такими як повітряні лайнери, космічні апарати та ін Однак кожен вид електронних засобів, будь це комп'ютер, схема керування роботою системи життєзабезпечення, програвач компакт дисків чи радіолокаційна станція , всі вони мають пристрій який забезпечує електроживленням всіх елементів (електронних ламп, транзисторів, мікросхем), пристроїв, які входять в ту або іншу систему. Отже, наявність джерела живлення в будь-якому пристрої річ цілком очевидна і вимоги до нього досить великі, адже від його якісної роботи залежить робота пристрою в цілому. Особливу увагу, на живлення, стали звертати при побудові складних цифрових пристроїв (персональний комп'ютер або будь-яка інша мікропроцесорна техніки), де виникла потреба забезпечення цих пристроїв безперервним і найголовніше - якісним харчуванням. Зникнення напруги для пристроїв цього класу може бути фатальним: медицинські системи життєзабезпечення потребують постійної роботи комплексу пристроїв, і вимоги до їх живлення дуже суворі; системи банківського захисту і охоронні системи; системи зв'язку і передачі інформації.

При створенні електронного пристрою окремого класу і призначення (електронно-обчислювальні машини, медична і побутова електронна техніка, засоби автоматизації) чи джерело системи забезпечення гарантованого живлення можуть бути підібрані з тих, які випускаються серійно. У деяких країнах існують фірми, які спеціалізуються на промисловому випуску Джерел безперервного живлення, і споживач має можливість вибрати той, який йому найбільше підходить. Однак, якщо по в експлуатаційному, конструкторському чи іншому розуміннях джерела безперебійного живлення, які випускаються серійно, не задовольняють потреб споживача, необхідно розробити новий, з урахуванням всіх правил, специфічних для цього виду.

Темою даного проекту є розробка універсального джерела безперебійного живлення (далі ДБЖ). Його універсальність полягає в тому, щоб він міг використовуватися в будь-якій апаратурі потужністю до 600 Вт починаючи з персонального комп'ютера і закінчуючи медичною апаратурою. Причина побудови безперебійного джерела - це можливість його використання в будь-якій апаратурі, для якої стабільне електроживлення є важливим чинником.

Розділ № 1. Технічна частина. Обгрунтування забезпечення умов ТЗ.

Виходячи з призначення проектованого пристрою і специфіки області його застосування розглянемо основні критерії, згідно яким буде вестися подальша розробка.

До основних критеріїв розробки джерела безперебійного живлення варто віднести надійність і стійкість до зовнішніх впливів (зокрема до вібраційних і ударних навантажень).

Для підвищення надійності блоку, при його проектуванні, пропонується:

- Забезпечити легкі електричні, теплові робочі режими деталей і матеріалів конструкції, їх правильний вибір;

- Забезпечити надійний захист від зовнішніх і внутрішніх дестабілізуючих факторів;

- Широко використовувати інтегральні мікросхеми (далі ІМС), а також стандартні компоненти;

- Забезпечити ремонтопридатність вироби, використовуючи функціонально-вузловий метод конструювання.

На ранній стадії процес проектування заключатися в постійній реорганізації системи з підбором технології електроживлення. Перерахуємо фактори, що впливають на цей етап:

- Вартість;

- Маса і розміри;

- Коефіцієнт корисної дії блоку живлення;

- Вхідна напруга;

- Термін дії акумуляторної батареї;

- Необхідна якість вихідної напруги;

- Час, необхідний для виходу продукції на ринок.

З метою забезпечення естетичних та ергономічних показників пропонується використовувати сучасний дизайн.

Для забезпечення заданих кліматичних та механічних вимог пропонується використати елементну базу та матеріали, враховуючи граничні зовнішні впливи, які негативно впливають на працездатність виробу.

1.2. Огляд аналогів вироби.

Одним з аналогів нашого виробу є ДБЖ PW5125RM і PW5115RM виробництва фірми Powerware. Вони також призначені для кріплення в серверну стійку та мають вихідну потужність 1000ВА. Інші технічні характеристики можна навести у вигляді таблиці.

Характеристики ДБЖ. Таблиця 1.2.1.

Параметри PW5125RM PW5115RM
Вихідна потужність (ВА / Вт) 1000/900 1000/670
Габаритні розміри (мм) 432 * 494 * 89 440 * 450 * 58
Маса (кг) 27 20
Номінальна вихідна напруга (В) 220-240 220-240
Можливий діапазон вхідної напруги (В) 166-276 175-250
Робоча частота (Гц) 50/60 50/60
Номінальна вхідна напруга (В) 220-240 220-240
ККД (%) 93 90
Індикація параметрів Світлодіоди Світлодіоди
Комунікаційний порт RS232 RS-232
Робочий діапазон температур 0 - 40 С0 0-40 С0
Шум (дБ) Не більше 50 Не більше 45
Час роботи при максимальному навантаженні (хв.) 7 5

Дані ДБЖ мають хороші параметри та високу ціну. Тому, виникає необхідність у дешевих і надійних ДБЖ, які не поступаються за характеристиками їх закордонним аналогам і навіть перевершують. У дипломному проекті проведено розробку такого пристрою.

1.3. Опис структурної схеми.

1.3.1. Огляд і аналіз структурних схем систем безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення - автоматичний пристрій, що забезпечує живлення навантаження при повному зникненні струму з зовнішньої електромережі в результаті аварії або неприпустимо високому відхиленні параметрів напруги в мережі від номінальних значень. Парі цьому ДБЖ використовує для аварійного живлення навантаження енергію акумуляторних батарей.

Розглянемо кілька основних типів побудови структурних схем ІБЖ:

ДБЖ резервного типу.

Лінійно-інтерактивний ДБЖ.

ДБЖ з подвійним перетворенням напруги.

ДБЖ резервного типу (Off-Line або standby)

Рис. 1.3.1. ДБЖ типу Off-Line.

Джерело безперебійного живлення, виконане за схемою з комутуючим пристроєм, що у нормальному режимі роботи забезпечує підключення навантаження безпосередньо до зовнішньої електромережі, а в аварійному переводить її на живлення від акумуляторних батарей. Перевагою ДБЖ резервного типу є його простота і невисока вартість, а недоліком - ненульовий час перемикання (~ 4 мс) на живлення від акумуляторів та більш інтенсивна їхня експлуатація, тому що джерело переводиться в аварійний режим при будь-які несправності в електромережі.

ДБЖ резервного типу, як правило, має невелику потужність і застосовуються для забезпечення гарантованого електроживлення окремих пристроїв (персональних комп'ютерів, робочих станцій, офісного встаткування) у регіонах з гарною якістю електромережі.

Лінійно-інтерактивний (Line-Interactive).

Джерело безперебійного живлення, виконаний за схемою з комутуючим пристроєм (Off-Line), доповнений стабілізатором вхідної напруги на основі автотрансформатора з перемикаючими обмотками.

Рис. 1.3.2. ДБЖ, тип Line-Interactive.

Основна перевага лінійно-інтерактивного ДБЖ у порівнянні із джерелом резервного типу полягає в тому, що він здатний забезпечити нормальне живлення навантаження при підвищеній або зниженій напрузі електромережі (найпоширеніший вид несправностей у вітчизняних лініях електропостачання) без переходу в аварійний режим. У підсумку продовжується термін служби акумуляторних батарей. Недоліком лінійно-інтерактивної схеми є ненульовий час перемикання (~ 4 мс) навантаження на живлення від батарей.

По ефективності лінійно-інтерактивні ДБЖ займають проміжне значення між простими й відносно дешевими резервними джерелами (Off-Line) і високоефективними, але і більш дорогими джерелами з подвійним перетворенням напруги (On-Line). Як правило, лінійно-інтерактивні ДБЖ застосовують для забезпечення гарантованого живлення персональних комп'ютерів, робочих станцій, файлових серверів, вузлів локальних обчислювальних мереж й офісного обладнання. Механізм автоматичного регулювання напруги побудований на основі автотрансформатора з перемикаючими обмотками. Застосовується в ДБЖ, зібраних за лінійно-інтерактивної схемою, для ступінчатого коректування вхідної напруги убік його підвищення. Число обмоток регулятора визначає діапазон вхідних напруг, при яких ДБЖ забезпечує нормальне живлення навантаження без переходу в аварійний режим роботи. В ДБЖ такої структури, в середньому, діапазон припустимої зміни вхідної напруги становить від -20% до +20% від номінального значення 220 В.

ДБЖ з подвійним перетворенням напруги (On-Line)

Джерело безперебійного живлення, в якому вхідна змінна напруга спочатку перетворюється випрямлячем у постійну, а потім за допомогою інвертора знову в змінну - є джерелом з подвійним перетворенням напруги (енергії) (On-Line). Акумуляторна батарея постійно підключена до виходу випрямляча і до входу інвертора і живить останній в аварійному режимі.

Рис. 1.3.1. ДБЖ, тип On-Line.

Така схема побудови ДБЖ дозволяє забезпечити практично ідеальне живлення навантаження при будь-яких неполадках у мережі (включаючи фільтрацію високовольтних імпульсів та електромагнітних завад) і характеризується нульовим часом перемикання в аварійний режим без виникнення перехідних процесів на виході пристрою.

До недоліків схеми з подвійним перетворенням напруги варто віднести її порівняно велику складність і як наслідок - більш високу вартість.

ДБЖ On-Line типу застосовують у випадках, коли з-за тих чи інших причин, є підвищені вимоги до якості електроживлення навантаження, яка може бути в ролі вузлів локальних обчислювальних мереж (мережне обладнання, файлові сервери, робочі станції, персональні комп'ютери), устаткування обчислювальних залів, системи керування технологічним процесом.

За схемою з подвійним перетворенням (On-Line) побудовані, наприклад, моделі PW5125RM компанії Powerware. Вони оснащені плавним стабілізатором вхідної напруги, завдяки якому діапазон припустимих значень вхідної напруги, при яких джерело не переходить на живлення від батарей, становить від 166 до 276 Вольт.

У таких схемах присутній режим Bypass - живлення навантаження відфільтрованим напругою електромережі в обхід основної схеми ДБЖ. Переключення в режим Bypass, який підтримується внутрішньою схемою ДБЖ або спеціальним зовнішнім модулем, може виконуватися автоматично або вручну. ДБЖ, який має відповідну вбудовану схему, автоматично переходить в режим Bypass по команді пристрою керування, при перевантаженні електромереж або при виявленні несправності в важливих вузлах ДБЖ. У такий спосіб навантаження захищається не тільки від збоїв в електромережі, але й від неполадок у самому ДБЖ. Можливість ручного включення режиму Bypass передбачається на випадок проведення профілактичного обслуговування ДБЖ або заміни його вузлів без відключення навантаження.

Схема типу Off-Line є більш простою і дешевою. Відповідно розробляється в даному дипломному проекті джерело безперебійного живлення теж побудуємо за цим принципом. Однак, удосконалені вузли функціональної схеми і відповідно характеристики дозволять отримати більш затребуваний та конкурентно-здатне виріб з кращими параметрами експлуатації і меншою ціною, ніж його зарубіжні аналоги.

1.3.2. Опис структурної схеми джерела безперебійного живлення.

Структурна схема джерела безперебійного живлення представлена ​​в графічній частині дипломного проекту на аркуші РТ01.430127.001 Е1.

Побудова систем безперебійного живлення залежить від завдань, які на них покладаються. У деяких випадках необхідно домогтися найменшого показника - час перемикання навантаження на живлення від акумуляторних батарей або навпаки. В інших випадках необхідно забезпечити довготривалу роботу від акумуляторної батареї, при цьому час переключення не є критичною величиною. Тобто, можна сказати, що для кожного конкретного випадку потрібно вирішувати абсолютно різні технічні завдання.

Розроблюваний блок призначений для забезпечення безперервного живлення різноманітних пристроїв (серверів, персональних комп'ютерів, модемів та ін) стабілізованою напругою 220В, 50Гц. Конкретніше, система призначена для живлення пристроїв, які мають імпульсні джерела живлення. Це дозволяє пом'якшити вимоги щодо розробки нашого приладу, так як імпульсні джерела живлення здатні працювати в мережі з відхиленнями напруги ± 20% від номінального значення. Ще однією перевагою є здатність їх роботи від мережі, яка має не синусоїдальну форму напруги (апроксимувати синусоїда, квазі синусоїда).

Розглянемо основні блоки, які входять до складу пристрою:

Пристрій комутацій.

Мережевий фільтр.

Зарядний пристрій.

Акумуляторна батарея.

Перетворювач постійної напруги в постійну.

Стабілізатор постійної напруги.

Перетворювач постійної напруги в змінну.

Пристрій комутацій байпас.

Датчик струму.

Вихідний фільтр.

Датчик температури.

Інтерфейс.

Пристрій індикації.

Пристрій керування роботою ДБЖ.

Для забезпечення роботи і нормального функціонування всіх частин ДБЖ, необхідна ланка, яка здійснювала б зв'язок між всіма цими частинами. Можна розглянути декілька видів таких схем:

Аналогові системи, операції регулювання в яких здійснюються шляхом порівняння, підсилення та перетворення аналогових сигналів. Похибка установки параметрів в такій системі сильно залежить від параметрів активних і пасивних елементів схеми. Такі системи використовуються, в основному в недорогих пристроях.

Цифрові системи, операції управління проводяться над цифровими величинами, отриманими із аналогових сигналів шляхом оцифровування аналого-цифровими перетворювачами (АЦП). Точність таких систем набагато вища за рахунок використання математичного апарату обчислення.

Комбіновані, операції управління та регулювання в яких виконуються або аналоговими, або цифровими пристроями.

У нашому випадку система керування роботою ДБЖ побудована на мікроконтролері ATTiny26. Він представляє собою високопродуктивний контролер з функціями багатоканального аналого-цифрового перетворювача. Введення і виведення інформації в мікроконтроллер (далі МК) може здійснюватися як в аналоговому так і в цифровому вигляді. Використання новітніх розробок, які містять у своєму складі МК, дозволяє набагато спростити схему. Мікроконтролер управляє роботою як схеми управління так і роботою всього пристрою.

Схема управління виконує роль інтерфейсу ДБЖ, подаючи відповідну команду включення на пристрій комутацій, здійснює управління перемикання навантаження на живлення від мережі або від акумуляторних батарей, слідкує за напругою на акумуляторних батареях (далі АБ). Якщо напруга на АБ стає меншим 10,5 В, то здійснюється аварійне відключення ДБЖ. Аварійне відключення здійснюється також, коли температура навколишнього середовища виходить за межі допустимої. Для вимірювання температури використовується температурний датчик. На пристрій управління роботою ДБЖ поступає інформація про величини напруги в мережі. Обробляючи цю інформацію МК виробляє відповідні сигнали управління для інших вузлів, складових блоку.

Для вимірювання вихідної потужності використовується датчик струму. Якщо через датчик протікає струм більший допустимого, схема управління відключає навантаження. Це забезпечує захист від виходу з ладу пристрою перетворення постійної напруги в змінну.

Особливо велике значення в ДБЖ має наявність зв'язку з ПК. Це дозволяє оператору (адміністратору) слідкувати за станом мережі, станом АБ та всієї роботи ДБЖ. У даному випадку використовується стандартний інтерфейс зв'язку МК та ПК - RS-232. Це дозволяє здійснювати дистанційний моніторинг ДБЖ та безпечне завершення роботи ПК при аварії чи довготривалій відсутності напруги в мережі (за умови налаштування програмного забезпечення ПК).

Вхідна напруга 220В, 50Гц поступає через пристрій комутації та мережевий фільтр на зарядний пристрій та байпас.

Мережевий фільтр призначений для запобігання попадання завад в мережу, які виникають при роботі ДБЖ.

Зарядний пристрій забезпечує зарядку АБ при наявності напруги в мережі, забезпечуючи тим самим постійну готовність до роботи ДБЖ в автономному режимі. Пристрій перетворення напруги мережі в стабілізовану постійну напругу. Величина напруги заряду постійно контролюється МК. Це дозволить правильно експлуатувати батареї.

Досить велика вихідна потужність зарядного пристрою дає "плюс" при роботі ДБЖ з значно заниженими вхідною напругою пристрою (діапазон від 90 до 185 Вольт). При такому вхідній напрузі частина вихідної потужності джерела забезпечується роботою зарядного пристрою, що істотно продовжує роботу навантаження у випадках несправності електромережі.

Перетворювач постійної напруги в постійну виконує роль перетворювача змінної напруги 220В в постійну 200В. Даний пристрій побудований по схемі імпульсного перетворювача з ШІМ. Напруга на його виході постійно, але не стабілізована, тобто залежить від зміни вхідної напруги. Для стабілізації використовується стабілізатор постійної напруги. Стабілізатор побудований за схемою однотактного імпульсного підвищуючого стабілізатора. Напруга на акумуляторі змінюється в межах 10,5 ... 13,8 В, а вихідна ДБЖ повинна залишатися стабільним.

Перетворювач постійної напруги в змінну здійснює формування вихідної стабілізованої напруги 220В, 50Гц. Управління та синхронізацію даного пристрою з мережею здійснює пристрій керування ДБЖ.

Вихідний фільтр служить фільтром електромагнітних завад та запобіганню їх потрапляння в навантаження.

Алгоритм роботи ДБЖ приведений в графічній частині проекту.

1.4. Опис схеми електричної принципової.

Схема електрична принципова представлена ​​в графічній частині дипломного проекту на аркуші РТ01.430127.001Е3.

Відповідно структурній схемі, джерело безперебійного живлення складається з кількох функціональних вузлів. Розглянемо кожен з них окремо.

1.4.1. Зарядний пристрій

Зарядний пристрій побудований по однотактной поворотно-ходовий схемі перетворення енергії.

Керуючою мікросхемою є IMS UC3842 фірми Fairchild. Функціональна схема IMS UC3842 приведена на рис. 1.4.1. Принцип роботи полягає в наступному.

На діодний VD1 подається змінна напруга мережі 220В. Після VD1 на згладжує конденсаторі маємо постійну напругу 306В. Початковий запуск роботи IMS VC2 відбувається через резистор R41. Далі при нормальному режимі роботи DA1 живиться від додаткової обмотки W3 трансформатора Т2. Напруга, зняте з W3 випрямляється діодом VD8 і згладжується ємнісним фільтром, який побудований на конденсаторах С24, С25. Величина напруги живлення IMS складає 12В.

Після подачі живлення на 8 виводі DA2 встановлюється опорна напруга 5В. На вхід тактового генератора, через інтегруючу ланцюг R14C11 подається сигнал 5В.

Рис. 1.4.1. Функціональна схема UC3842.

На виводі № 6 DA2 встановлюється високий потенціал (12В), який через резисторний дільник R27R29 поступає на затвор польового транзистора VT1. Транзистор VT1 включається, коли потенціал між затвором і витоком складає більше 4В. При включенні VT1 через обмотку W2, транзистор VT1 і резистор R30 починає протікати струм. Резистор R30 є вимірювальним резистором. З нього знімаємо сигнал про величину струму, що протікає через транзистор і первинну обмотку трансформатора Т2. Цей сигнал поступає через R28 на вхід з DA2. Даний вхід є прямим входом внутрішнього компаратора по струму. На вхід 1 DA2 подається сигнал зворотного зв'язку по напрузі. Цей сигнал подається на инвертирующий вхід від компаратора по струму. При досягненні порогового рівня на вході компаратора виробляється сигнал на виключення вхідного транзистора.

Струм через первинну обмотку Т2 наростає лінійно, але при включенні і виключенні транзистора виникають стрибки струму. Ці перегони можуть призводити до самовільного включення і виключення інтегральної мікросхеми (далі ІМС). Для запобігання цьому, застосовується RC фільтр. Рис. 1.4.2.:

Рис. 1.4.2. Схема компаратора струму з RC-фільтром.

Після включення транзистора починається етап передачі енергії, накопиченої в трансформаторі, в навантаження. Напруга, яка знято з обмотки W1, Т2 випрямляється діодом VD11 та фільтрується ємнісним фільтром С35, С36.

Схема стабілізації вихідної напруги побудована на управляючому стабілітроні VD12-TL431.

Резистори R56, R57, R58 утворюють резисторний дільник, величиною опорів якого, виставляється значення вихідної напруги зарядного пристрою. Резистор R54 є обмежувальним резистором по струму для стабілітрона VD12 та оптрона U1.2.

Перетворювач постійної напруги

Даний вузол призначений для перетворення постійної напруги 12В у постійну напругу 300В. Вихідна напруга даного перетворювача є нестабілізованим, при Uвх = 13,8 В, U вих = 300В при Uвх = 10,5 В, U вих = 225В.

Тому, для нормальної роботи ДБЖ потрібна знижуюча стабілізація Uвих.

Даний перетворювач побудований на мікросхемі S63525А, функціональна схема якої наведена на Рис. 1.4.3.

Рис. 1.4.3. Функціональна схема SG3525.

З виходів мікросхеми (виводи 14 і 11) прямокутні імпульси поступають на трансформатор Т1. На вторинних обмотках трансформатора імпульси будуть двохполярні зі скважностью 0,9.

Резисторной-конденсаторні ланцюга С23R31 і С27R32 призначені для того, щоб збити амплітуду викидів при перемиканні.

Сам перетворювач побудований по схемі з плаваючою середньою точкою. Пари силових транзисторів VT4, VT5 і VT6, VT7 включаються до порядку черги з щільністю 0,5. Такий режим вибраний з метою зменшення викидів при переключенні, та отримання симетрії в кожен період переключення. З вторинної обмотки прямі імпульси випрямляються діодним мостом VD17, VD18, VD19, VD20 та згладжується фільтром С1L1, С2С4, С3С5. З вторинної обмотки Т3 також беруться додаткові напруги живлення 9В та 18В, які гальванічно розв'язані між собою. Стабілізація цих напруг проводиться стабілітроном VD21 VD22 VD23 VD24.

Мікросхема VD1 включена по типовій схемі включення. Ланкою С7, R1 визначається вихідна частота. Живлення вихідних каскадів ІМС проводиться через R15. С12, С13 призначені для фільтрації напруги живлення ІМС. Дистанційне керування роботою перетворювача проводиться через висновок № 10 DA1.

Стабілізатор напруги 300В

Даний стабілітрон побудований за схемою однотактного підвищувального перетворювача. Схема побудована на ІМС UC3842. Принцип роботи полягає в наступному.

При подачі живлення на DA4, на її вихід (вивід 6) подається імпульс амплітудою 9В, який через дільник R18R33 поступає на затвор VT2 і відкриває його, коли через транзистор, відкритий L2 VT2 R34 протікає струм. Індуктивність L2 накопичує енергію. При досягненні певного рівня сигналу, що знімається з вимірювального резистора R34, на виході DA1 з'являється логічний нуль. Наступний імпульс з'явиться при новому циклі тактового генератора. Зворотній зв'язок по напрузі здійснюється через резисторні ланцюг R11, R8, R9.

Оскільки для утворення спільної точки з напругою мережі утворений ємнісний дільник С2С4, С3С5 то вузол на DA4 стабілізує позитивну півхвилю вихідної напруги, а вузол на DA5 - від'ємну.

Елементи схеми підібрані таким чином, що на виході отримуємо 300В, тобто стабілізація не потрібна. У міру зменшення напруги на акумуляторі, на виході перетворювача постійної напруги в постійну також напруга буде зменшуватись, а вузол стабілізації буде стабілізувати до 300В. Оскільки заземлені виводи DA5 підключені до негативного напруження, яке потрібно стабілізувати, а стабілізацію необхідно здійснити щодо нульової шини, використовується ще додатковий вузол на DA3.

Вихідний інвертор

Вихідний інвертор побудований на полумостовой схемою. Навантаження підключається до середньої точки конденсаторного дільника C2 C4, C3 C5 та виходу інвертора (колектор VT13).

Ключовими елементами каскаду є силові транзистори VT12, VT13. Управління роботою здійснюється з допомогою мікроконтролера.

Даний вузол забезпечує достатньо добре наближення форми напруги до синусоїдальної. Це дозволило виконати два силових ключа VT12, VT13 на біполярних транзисторах з ізольованим затвором (IGBT), які працюють в лінійному режимі. Їх почерговим відкриттям керують прямокутні імпульси, які надходять в протифазі від контролера DD1. Ці імпульси проходять ланки, що формують з них сигнал, подібний за формою до напівперіоду синусоїди і подаються на затвори VT12, VT13.

Індуктивність L4 забезпечує згладжування фронтів імпульсів на виході інвертора.

Схема байпаса

Схема байпаса призначена для швидкого перемикання навантаження на роботу від мережі або на роботу від акумуляторної батареї. Перемикання здійснюється за допомогою реле K1, яким управляє мікро контролер. Конденсатори C52, C53 запобігають виникнення іскри і як наслідок подгораніе контактів реле при перемиканні.

Для забезпечення кращої форми вихідної напруги та запобіганню попадання електромагнітних завад від ДБЖ в навантаження служить фільтр C56, L6, C59.

1.4.6. Вузол управління

Вузол керування роботою ДБЖ виконаний на мікроконтролері DD1-ATTiny 261. Функціональна схема контролера приведена на рис. 1.4.4.

Рис. 1.4.4. Функціональна схема ATTiny26.

Для синхронізації роботи ДБЖ з мережею використовується вимірювальний трансформатор T4, у якого вихідний сигнал випрямляється і подається на входи АЦП мікроконтролера. Для вимірювання струму, який споживається навантаженням використовується трансформатор струму T5. Його вихідний сигнал випрямляється і подається на вхід АЦП мікроконтролера. Загальний алгоритм роботи МК вписується в алгоритм роботи всього ДБЖ.

Після включення вмикача SA1 ("Увімкнути") на вхід DA6 поступає постійна напруга з акумулятора. DA6 формує на виході +5 В, які необхідні для живлення мікроконтролера.

Мікроконтролер, після подачі на нього живлення, починає проводити вимірювання напруги акумуляторної батареї, а також включає реле K2, тим самим під'єднавши ДБЖ до мережі. Далі МК вимірює напругу мережі. Якщо напруга мережі не в межах норми, то МК дає команду на перемикання на роботу від акумулятора. Коли ж ні напруга акумулятора, ні напруга мережі не відповідає нормам, то МК здійснює повне відключення навантаження від мережі.

При нормальному функціонуванні від мережі МК постійно слідкує за мережею і підганяє фазу вихідного сигналу від інвертора до фази сигналу мережі. Це потрібно для того, щоб у разі зникнення напруги мережі, перемикання на роботу від АБ пройшло з найменшими втратами.

Відповідно при відновленні напруги в мережі, МК спочатку робить підгонку фази вихідного сигналу з інвертора до сигналу електромережі, і тільки потім відбувається переключення на роботу від мережі.

Для запобігання попадання завад з ДБЖ у мережу призначений мережевий фільтр C54, C55, C56, L5, C58.

Зв'язок мікроконтролера з ПК здійснюється через стандартний інтерфейс RS-232 (Com port). Інтерфейс виконаний з оптоізоляцією, що збільшує електробезпеку при роботі з ДБЖ.

Для індикації режимів роботи ДБЖ використовуються індикатори HL1 - "Мережа", HL2 - "~ 220В", HL3 - "АБ 10.5В".

1.5. Розробка і розрахунок окремих вузлів схеми електричної принципової.

1.5.1. Електричний розрахунок схеми зарядного пристрою.

За базову схему для зарядного пристрою візьмемо схему однотактного назад-ходового перетворювача напруги.

Рис. 1.5.1 Принципова схема зарядного пристрою.

Це доцільно тим, що потрібна відносно невелика потужність Р вих .= 100Вт для того, щоб заряджати акумулятори. Також ця схема приваблива простотою та дешевизною, порівняно з такими схемами як полумостовая або прямоходная. Скористаємося методикою розрахунку, представленої в [5].

Вихідні дані для розрахунків Таблиця 1.5.1.

Параметри Позначення Значення
Мінімальна мінлива вх. напруги

Джерело безперебійного живлення

85В
Максимальна мінлива вх. напруга

Джерело безперебійного живлення

270В
Частота мережі

Джерело безперебійного живлення

50Гц
Максимальна вих. потужність

Джерело безперебійного живлення

100 Вт
Мінімальна вих. потужність

Джерело безперебійного живлення

1Вт
Вихідна напруга

Джерело безперебійного живлення

13,8 В
Пульсації вихідної напруги

Джерело безперебійного живлення

0,05 В
Напруга первинної обмотки

Джерело безперебійного живлення

100В
Прогнозований ККД

Джерело безперебійного живлення

0,84
Пульсації вх. постійної напруги

Джерело безперебійного живлення

10В
Напруга живлення ІМС

Джерело безперебійного живлення

12В
Кількість оптопар

Джерело безперебійного живлення

1

Розрахуємо характеристики вхідного діодного моста та конденсатора.

Максимальна вхідна потужність:

Джерело безперебійного живлення ;

Знайдемо максимальне значення струму, що протікає через діодний міст VD1:

Джерело безперебійного живлення ;

Розрахуємо максимальне значення напруги на діодному мосту:

Джерело безперебійного живлення ;

Знайдемо параметри вхідного конденсатора C6:

Джерело безперебійного живлення ;

Джерело безперебійного живлення ,

де: VDCminPK мінімальне амплітудне значення вхідної напруги, VDCmin мінімальне значення вхідної напруги з урахуванням пульсацій.

Знайдемо час розряду конденсатора C6 за половину періоду:

Джерело безперебійного живлення ;

Розрахуємо потужність, що береться з конденсатора за час розряду:

Джерело безперебійного живлення ;

Знайдемо мінімальне значення ємності C6:

Джерело безперебійного живлення ;

Розрахунок трансформатора T2

Знайдемо максимальний струм, який протікає через первинну обмотку трансформатора T2:

Джерело безперебійного живлення ,

де Dmax = 0,5, шпаруватість імпульсів на первинній обмотці.

Розрахуємо максимальний струм через діод демпферний VD7:

Джерело безперебійного живлення ;

Визначимо початкову індуктивність первинної обмотки при максимальному циклі:

Джерело безперебійного живлення ;

Виберемо тип осердя трансформатора з каталогу продукції фірми Epcos. Вибираємо сердечник E3211619.

Параметри сердечника. Таблиця 1.5.2.

Параметр Позначення Значення
Індуктивність одного витка AL 24,4 нГн
Площа вікна AN 108,5 мм2
Ширина осердя S 0,5 мм
Площа розрізу сердечника Ae 83мм2
Довжина середньої лінії IN 64,6 мм
Ваговий коефіцієнт потужності (при 100кГц) PV 190мВт / г
Індукція насичення осердя Bmax 0,2 Т. .. 0,3 Т
Маса m 30г

Знайдемо кількість витків первинної обмотки:

Джерело безперебійного живлення ,

Приймаються Np рівним 24 витка.

Визначимо кількість витків вторинної обмотки:

Джерело безперебійного живлення ,

де: VFDiode падіння напруги на діоді. Візьмемо NS = 4 витки.

Знайдемо кількість витків додаткової обмотки:

Джерело безперебійного живлення ;

Приймаються NAUX = 4 витки.

Розрахуємо реальну індуктивність первинної обмотки:

Джерело безперебійного живлення ;

Знайдемо максимальний струм через первинну обмотку T2:

Джерело безперебійного живлення ;

Вирахуємо максимальну індукцію трансформатора:

Джерело безперебійного живлення , B <Bmax;

Знайдемо площу перерізу з урахуванням кількості витків обмотки Np:

Джерело безперебійного живлення ;

Конструкція трансформатора для осердя E3211619:

З таблиці даних осердя E3211619: BWmax = 20,1 мм - максимальне значення ширини обмотки з осердям; М = 4мм мінімальна рекомендоване значення ширини обмотки з осердям.

Визначимо ефективне значення ширини обмотки з осердям:

Джерело безперебійного живлення ,

Вибираємо коефіцієнт заповнення вікна трансформатора обмотками:

Первинна - 0,5

Вторинна - 0,45

Допоміжна - 0,05

Коефіцієнт заповнення міді з таблиці даних осердя: fCu = 0,2.0,4. Виберемо fCu = 0,3:

Розрахуємо площу перерізу провідника первинної обмотки T1:

Джерело безперебійного живлення ;

Приймаємо діаметр дроту для первинної обмотки dP = 0.64мм (22 AWG)

Розрахуємо площу перерізу провідника вторинної обмотки T1:

Джерело безперебійного живлення .

Приймаємо діаметр провідника dS = 2 x 0,8 мм (2x20 AWG).

Розрахуємо площу перерізу провідника додаткової обмотки:

Джерело безперебійного живлення

Приймаємо діаметр провідника dAUX = 0,64 мм (22 AWG).

Розрахуємо параметри вихідного діода VD11.

Визначимо максимальну зворотну напругу на діоді:

Джерело безперебійного живлення ;

Визначимо максимальний імпульсний прямий струм через діод:

Джерело безперебійного живлення ;

Визначимо максимальний імпульсний прямий струм через діод, з урахуванням коефіцієнта заповнення:

Джерело безперебійного живлення ;

Розрахуємо параметри вихідного конденсатора С36.

Максимальна імпульсна нестабільність вихідної напруги Vout = 0,5 В, при кількості періодів тактової частоти: ncp = 5.

Визначимо максимальний вихідний струм:

Джерело безперебійного живлення ;

Мінімальна ємність конденсатора C36:

Джерело безперебійного живлення ;

Вибираємо конденсатор на 2200мкФ - 25В.

Розрахунок демпферного ланцюга: C23, R26, VD7

Знайдемо напругу демпферного ланцюга:

Джерело безперебійного живлення ,

де V (BR) DSS - максимально допустима напруга втік-витік транзистора.

Для розрахунку демпферного ланки необхідно знати індуктивність розсіювання (LLK) первинної обмотки, яка дуже сильно залежить від конструкції трансформатора. Тому, приймемо значення індуктивності розсіювання на рівні 5% від первинної обмотки.

Джерело безперебійного живлення .

Знайдемо ємність конденсатора C23 демпферного ланцюга:

Джерело безперебійного живлення .

Приймаються С23 = 470пФ.

Знайдемо опір резистора демпферного ланки R26:

Джерело безперебійного живлення .

Приймаються R26 = 1,2 кОм.

Розрахунок втрат

Визначимо втрати на діоді VD1:

Джерело безперебійного живлення ;

Визначимо опір первинної обмотки:

Джерело безперебійного живлення ;

Визначимо опір вторинної обмотки:

Джерело безперебійного живлення ,

де: питомий опір міді P100 = 0,0172 Ом × мм2 / м.

Визначимо втрати в міді на первинній обмотці:

Джерело безперебійного живлення ;

Визначимо втрати в міді у вторинній обмотці:

Джерело безперебійного живлення ;

Знайдемо сумарні втрати в первинній та вторинній обмотках трансформатора:

Джерело безперебійного живлення ;

Обчислимо втрати на вихідному діоді VD11:

Джерело безперебійного живлення ;

Втрати на силовому транзисторі

З таблиці характеристик транзистора маємо: C0 = 50пФ - вихідна ємність стік-витік транзистора; RDSon = 1,6 Ом (150 С0) - вихідний опір стік-витік транзистора.

Розрахунок проведемо при вхідній напрузі VDCmin = 110В;

Знайдемо втрати при включенні транзистора:

Джерело безперебійного живлення ,

де f = 100кГц - робоча частота перетворювача.

Знайдемо втрати при виключенні транзистора:

Джерело безперебійного живлення ;

Визначимо втрати на опорі втік-витік при відкритому транзисторі:

Джерело безперебійного живлення ;

Підрахуємо загальні втрати на транзисторі:

Джерело безперебійного живлення ;

Розрахунок ланки зворотного зв'язку

З таблиці вихідних даних, мінімальна напруга стабілізації керованого стабілітрона TL431 - VREF = 2,5 В, а його мінімальний струм стабілізації IkAmin = 1мА.

З вихідних даних оптопари TLP521 її падіння напруги на діоді VFD = 1,2 В; максимальний прямий струм через діод IFmax = 10мА;

З вихідних даних мікросхеми UC3842 опорна напруга VRefint = 5,5 В; максимальна напруга зворотного зв'язку VFBmax = 4,8 В, а внутрішній опір - RFB = 3,7 кОм.

Знайдемо максимальний вхідний струм DA2:

Джерело безперебійного живлення ;

Розрахуємо мінімальний вхідний струм DA2:

Джерело безперебійного живлення ;

Схема ланки зворотнього зв'язку представлена ​​на рис. 1.5.2.

Джерело безперебійного живлення

Рис. 1.5.2. Схема ланки зворотнього зв'язку на

керованому стабілітроні TL431.

Знайдемо величину опору резистора R56:

Джерело безперебійного живлення ,

де R57 = 4,99 кОм, а R58 = 5кОм - рекомендовані значення з таблиці характеристик TL431.

Визначимо опір резистора R54:

Джерело безперебійного живлення , Джерело безперебійного живлення ;

Джерело безперебійного живлення

Рис. 1.5.3. Структурна схема всього ланцюга зворотного зв'язку.

Розрахуємо перехідні характеристики схеми

Внутрішній коефіцієнт передачі DA2:

Джерело безперебійного живлення ;

Внутрішній коефіцієнт передачі подільника ланцюга зворотного зв'язку:

Джерело безперебійного живлення ;

Знайдемо коефіцієнт передачі силової частини:

Джерело безперебійного живлення ;

Джерело безперебійного живлення ,

де ZPWM - крутизна характеристики ΔVFB / ΔlD;

Коефіцієнт передачі вихідного фільтра:

Джерело безперебійного живлення ,

де RESR - ємнісний опір конденсатора.

Коефіцієнт передачі ланцюга регулятора:

Джерело безперебійного живлення ;

Перехідні характеристики при мінімальній і максимальному навантаженні:

Визначимо вихідний опір блока живлення при максимальному навантаженні:

Джерело безперебійного живлення ;

Визначимо вихідний опір блока живлення при мінімальному навантаженні:

Джерело безперебійного живлення ;

Знайдемо частоту зрізу при максимальному навантаженні:

Джерело безперебійного живлення ,

а також при мінімальному навантаженні:

Джерело безперебійного живлення ;

Коефіцієнт передачі ланцюга зворотного зв'язку:

Джерело безперебійного живлення , Джерело безперебійного живлення ;

Коефіцієнт передачі дільника ланцюга зворотного зв'язку:

Джерело безперебійного живленняДжерело безперебійного живлення ;

Вихідний імпеданс проміжку часу ton:

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення ;

Джерело безперебійного живлення ;

Коефіцієнт передачі на граничній часте:

Джерело безперебійного живлення ,

де: RL = 3,6 Ом - вихідний індуктивний опір, LP = 12,6 мкГн - індуктивність первинної обмотки трансформатора, fg = 3000Гц - частота на якій проводиться розрахунок, f0 = 76,18 - гранична частота при максимальному навантаженні.

Джерело безперебійного живлення ;

Джерело безперебійного живлення ;

Загальний коефіцієнт передачі:

Джерело безперебійного живлення ;

Оскільки GS (ω) + Gr (ω) = 0, то:

Джерело безперебійного живлення ;

Звідси знайдемо коефіцієнт передачі ланцюга регулятора:

Gr (ω) = 0 - (- GS (ω)) = 17,2 дБ;

Коефіцієнт передачі регулятора:

Джерело безперебійного живлення ;

Джерело безперебійного живлення ;

Звідси знайдемо опір резистора R55:

Джерело безперебійного живлення

Нижня частота передачі ланки зворотнього зв'язку при C37 = 0:

Джерело безперебійного живлення ;

Знайдемо ємність конденсатора C37:

Джерело безперебійного живлення ;

1.5.2. Електричний розрахунок схеми імпульсного стабілізатора.

Імпульсний стабілізатор напруги побудуємо по однотактной підвищує схемою без гальванічної розв'язки - rising transducer.

Схему управління побудуємо на контролері UC3842. Його внутрішня структура показана на рис.4.1.

UC3842 - інтегральна схема, яка призначена для управління і контролю роботи імпульсних стабілізаторів напруги, побудованих по різноманітних однотактним схемами: з гальванічною розв'язкою - однотактной назад-ходовий і прямоходной схемах, без гальванічної розв'язки - знижує, підвищує і инвертирующего перетворювачів. Мікроконтролер може безпосередньо керувати роботою силового ключа, контролювати вихідну напругу (стабілізувати його при зміні вхідної напруги.)

Рис. 1.5.4. - Структура контролера UC3842.

Дана мікросхема має наступні можливості:

блокування роботи при перенапруженні;

запуск роботи при малих рівнях потужності;

перешкодостійкий підсилювач помилки;

захист від перенапруги на виході;

перехідний спосіб функціонування;

схема вимірювання струму та напруги;

внутрішній генератор.

Організація харчування мікроконтролера

Прецензіонная ширина забороненої кордону напруги та струму побудована на базі контролера, призначена, щоб забезпечити добротну регуляцію. Компаратор перенапруження з гістерезисом і дуже низьким струмом живлення дозволяє мінімізувати схему запуску та живлення (рис.4.2). Харчування ІМС береться з вторинної обмотки трансформатора Т3 та стабілізується стабілітроном до рівня 12В (ріс.4.2б).

а) внутрішній компаратор по харчуванню.

б) схема підключення з харчування.

Рис. 1.5.5. Схема організації харчування ІМС UC3842.

Тактовий генератор

Тактовий генератор UC3842 (рис. 4.3) розрахований на роботу в частотному діапазоні від 10кГц до 1МГц. У нашому випадку він буде працювати на частоті 100кГц, так як це оптимальна частота для роботи всього перетворювача.

Джерело безперебійного живлення

Рис. 1.5.6. Тактовий генератор, форма напруги і робочий цикл.

Розрахуємо значення Rt та Ct:

Джерело безперебійного живлення (4.1.2)

Джерело безперебійного живлення (4.1.2)

де: f = 100кГц, - задана робоча частота.

Ct = 0.01мк Джерело безперебійного живлення Ф, - рекомендоване значення ємність, вибирається в межах 0.001 ... 0.1 мкФ.

Підсилювач помилки і блок датчика перенапруги.

Вхід підсилювача помилки, через відношення двох зовнішніх резисторів, пов'язаних з вихідною шиною, що дозволяє за рахунок зворотного зв'язку підвищувати вихідну постійну напругу, тим самим здійснювати регулювання напруги.

Пристрій забезпечено ефективним захистом від перенапруження, реалізовано на тому ж виводі що і регулятор напруги постійного струму.

Коли збільшиться вихідна напруга, відповідно і збільшиться напруга на виводі 2 IMC. Різницеве ​​значення струму протікає через конденсатор. Величина струму визначається всередині мікроконтролера і порівнюється з еталонним значенням 40 мкА. Якщо це значення буде перевищено, відповідно це відобразиться на керуванні роботою силового ключа - тривалість імпульсів відкритого стану ключа стає меншою, що призводить до зниження вихідної напруги.

Рис. 1.5.7. Підсилювач помилки.

Компаратор струму Струма і тригер, який управляє модуляцією перемикань

Рис. 1.5.8. Схема компаратора струму.

Компаратор струму постійно слідкує за напругою на резисторі Rs і порівнює його з опорною напругою (1В) на іншому вході компаратора.

Джерело безперебійного живлення ;

Джерело безперебійного живлення ;

Вихідний буфер ІМС UC3842.

Схема керування являє собою собою вихідний буферний каскад, вихідний струм цього каскаду - ± 1А. Цей каскад може керувати роботою силового ключа на великій частоті.

Джерело безперебійного живлення

Рис. 1.5.9. Вихідний буфер UC3842

Розрахунок елементів імпульсного стабілізатора.

Оскільки імпульсний стабілізатор складається з двох однакових полуплеч (стабілізатор додатної напруги та стабілізатор негативної напруги), доцільно буде порахувати тільки один із них, і розраховані значення елементів перенести на інший. Для розрахунку виберемо стабілізатор додатної напруги.

Вихідні дані для електричного розрахунку:

- Вхідна напруга Uвх = 65 ... 150 В;

- Вихідна напруга Uвих = 150 В;

- Зміна вихідної напруги DU = 5В;

- Вихідна потужність Р вих = 300 Вт;

- Частота перемикання силового ключа fs = 100 кГц.

Схема коректора потужності приведена на рис.4.8.

Рис. 1.5.10. Схема імпульсного стабілізатора

Розрахунок ємності вхідного конденсатора

Визначимо мінімальну ємність вхідного конденсатора С2:

Сin LF ³ Р0 / (2 · p · f · V0 · η) (4.10)

де - f - частота перемикання силового ключа (100 кГц)

- V0 - вихідного напруга (150 В)

- Η = 0.9 - прогнозований ККД перетворювача

- Р0 - вихідна потужність - 300 Вт

Сin LF = 300 / (2.3, 14.25000.0 .9 · 150) = 82.7 мкФ

Вибираємо до якості вхідного конденсатора конденсатор ємністю 330мкФ і робочою напругою 400В.

Розрахунок ємності вхідного високочастотного конденсатора

Вхідний високочастотний конденсатор фільтра (C4) повинен зменшити шуми, які виникають при високочастотних перемиканнях силового ключа, що в свою чергу викликає імпульси струму в індуктивності.

Cin HF = Irms / (2 · p · f · r · Vin min) (4.7)

де - f - частота перемикання (100 кГц);

- Іrms - вхідний високочастотний струм;

- Vin min - мінімальне вхідна напруга (65 В);

- R - коефіцієнт високочастотних пульсацій вхідної напруги, який знаходиться між 3 і 9%. Приймаються r = 7%.

Іrms = Рout / Uin min; (4.8)

Іrms = 300 / 65 = 4,64 А;

Сin = 4,64 / (2 × 3,14 × 100000 × 7 × 65) = 0.0065 мкФ.

Вибираємо в якості вхідного високочастотного конденсатора конденсатор ємністю 0.01мкФ і робочою напругою 400В.

Вихідний конденсатор

Визначимо значення ємності вихідного конденсатора:

С0 ³ Р0 / (4 · p · V0 · DV0) (4.10)

де-DV0 - зміна вихідної напруги (5 В)

-F - частота перемикання силового ключа (100 кГц)

-V0 - вихідна напруга (150 В)

-Р0 - вихідна потужність - 300 Вт

С0 = 300 / 4.3, 14.100000.5.150 = 63.7 мкФ

Вибираємо в якості вихідного - конденсатор ємністю 220мкФ і робочою напругою 400В.

Розрахунок котушки індуктивності

Значення індуктивності котушки розраховується виходячи із необхідної потужності, яка протікає через останню, і значення струму пульсацій.

Джерело безперебійного живлення (4.11)

Джерело безперебійного живлення (4.12)

де - s - тривалість циклу відкриття / закриття силового ключа;

- ІLpk - піковий струми котушки індуктивності;

- F - частота перемикання силового ключа;

- V0 - вихідна напруга.

Тривалість циклу ми можемо визначити за формулою:

Джерело безперебійного живлення (4.13)

Значення пікового струму, що протікає через індуктивність можемо визначити за формулою:

Джерело безперебійного живлення (4.14)

де - Vin min - мінімальне значення вхідної напруги (65В),

Отже, значення s дорівнює

s = (150 - 1,41 · 65) / 150 = 0,389 сек

Значення пікового струму:

ІLpk = (2 × 1,41 × 300) / 65 = 13 А

Тоді значення індуктивності, яка необхідна для роботи перетворювача напруги:

L = (2.300.0, 389) / (132.100000) = 15 мкГн.

Розрахунок силового ключа.

Вибір керуючого ключа зумовлюється максимальним струмом колектора, робочою напругою та граничною частотою перемикання.

Так як у нас максимальний струм, який буде протікати через транзистор складає 13 А, робоча напруга до 200 В, а частота перемикань складає 100 кГц, в якості силового ключа обираємо польовий транзистор К1531.

Його параметри такі:

- Максимальна напруга U се - 400 В;

- Постійний струм колектора при Т = 1000С с - 27 А;

- Падіння напруги в відкритому стані U се - 1,65 В;

- Максимальна частота перемикань - 160 кГц.

Розрахуємо, яка ж потужність буде розсіюватися на транзисторі.

Формула розрахунку втрат наступна:

Р = Iс2 · R се (4.15)

R се - падіння напруги транзистора в відкритому стані (0.14 Ом)

С - струм, який протікає через транзистор (13А - з розрахунку максимального пульсуючого струму в котушці індуктивності).

Отже, втрати транзистора в відкритому стані становлять

РIGBT = 13.0 .14 = 23.6 Вт

Розрахунок вихідних діодів.

Максимальне значення середнього струму, виходячи із значення потужності, яка повинна передаватися в навантаження - 300 Вт.

Можна розрахувати:

І = P / U

І = 300/150 = 2A

Діоди вибираємо з наступних умов, що гарантують надійну роботу

ІDm ≥ 1,2 Імакс

UDm ≥ 1,2 Uмакс

Отже, виходячи з цих розрахунків, вибираємо в якості вихідних діодів, діод типу MUR860. Параметри діода наступні:

Максимальна зворотна напруга - 500 В;

Максимальний робочий струм - 8 А;

Максимальна допустима температура діода - 150 0С.

1.5.3. Електричний розрахунок вхідного та вихідного фільтра.

Природа і джерела електричного шуму.

Боротьба з генерацією та випромінюванням високочастотного шуму - один із загадкових "чорних ящиків" в проектуванні імпульсних джерел живлення та кінцевого виробу.

Шум створюється всюди, де мають місце швидкі переходи в сигналах напруги чи струму. Багато сигналів, особливо в імпульсних перетворювачах напруги, є періодичними, тобто, сигнал, який містить імпульси з ВЧ фронтами, повторюється з передбачуваною частотою слідування імпульсів (pulse repetition frequency, PRF). Для імпульсів прямокутної форми значення цього періоду визначає основну частоту самої хвилі. Перетворення Фур'є хвилі прямокутної форми створює множину гармонік цієї основної частоти подвійного значення часу переднього чи заднього фронту імпульсів. Це типово в мегагерцовому діапазоні, і гармоніки можуть досягнути дуже високих частот.

В імпульсних перетворювачах напруги з ШІМ ширина імпульсів постійно змінюється у відповідь на вихідну навантаження і вхідну напругу. У результаті отримуємо майже розподіл енергії білого шуму з окремими піками і зменшенням амплітуди з підвищенням частоти.

Кондуктивний шум (тобто, шумові струми, які виходять з корпусу приладу через лінії живлення) може з'являтися в двох формах: синфазних перешкод (common-mode) і завад при диференціальному включенні (differential-mode). Синфазні перешкоди - це шум, який виходить з корпусу тільки по лініях електроживлення, а не заземлення. Перешкоди, при диференціальному включенні - це шум між лінією і одним з висновків харчування. Шумові струми фактично витікають через вивід заземлення.

Типові джерела шуму.

Існує кілька основних джерел шуму всередині імпульсного перетворювача напруги з ШІМ, що і створює велику частину випромінюваного і кондуктивного шуму.

Джерела шуму є частиною шумових контурів, які представляють собою з'єднання на друкованій платі між споживачами ВЧ струму і джерелами струму. Головним джерелом шуму є вхідна схема живлення, яка містить ключ, первинну обмотку трансформатора і конденсатор вхідного фільтра. Конденсатор вхідного фільтра забезпечує трапецеїдальні сигнали струму, необхідні для перетворення напруги, оскільки вхідна лінія завжди добре фільтрується з смугою пропускання, яка набагато нижче робочої частоти перетворювача напруги. Конденсатор вхідного фільтра та ключ повинен розміщуватися близько біля трансформатора, щоб мінімізувати довжину сполук. Крім цього, оскільки електролітичні конденсатори мають погані ВЧ характеристики, паралельно їм повинен бути включений керамічний чи плівковий резистор.

Чим гірше характеристики конденсатора вхідного фільтра, тим більше блок із силової лінії буде забирати енергію ВЧ струму, що призведе до виникнення кондуктивних синфазних електромагнітних завад.

Другим основним джерелом шуму є контур, який складається з вихідних діодів, конденсатора вихідного фільтра і вторинних обмоток трансформатора. Між цими компонентами протікають трапецеїдальної форми струми великої амплітуди. Конденсатор вихідного фільтра і випрямляч необхідно розміщувати як можна ближче до трансформатора; для мінімалізації випромінюваного струму. Це джерело також створює синфазні кондуктивні перешкоди, головним чином, на вихідних каскадах джерела живлення.

Фільтри кондуктивних електромагнітних завад.

Існує два типи вхідних силових шин. Силові шини постійного струму - це однопровідні силові з'єднання, друге плече живлення яких формує заземлення. Іншим типом вхідного з'єднання є двох або трьохпровідна система живлення від мережі змінного струму. Проектування фільтру електромагнітних (далі ЕМ) перешкод для систем постійного струму здійснюється в основному у вигляді простого LC-фільтра. Всі завади між одним силовим проводом і з'єднанням через "землю" називаються синфазними. Фільтр постійного струму, значно складніший, оскільки враховує паразитарні характеристики компонентів.

Вхідний фільтр кондуктивних ЕМ перешкод призначений для утримання ВЧ кондуктивного шуму в середині корпусу. Фільтрація ліній входу / виходу також важлива для захисту від шуму внутрішніх схем (наприклад мікропроцесорів, АЦП, ЦАП).

Проектування фільтру синфазних перешкод.

Фільтр синфазних перешкод фільтрує шум, який створюється між двома лініями живлення (H1 і H2). Схема такого фільтру наведена нижче на ріс.1.5.11.

Джерело безперебійного живлення

Рис. 1.5.11. Фільтр синфазних перешкод.

У фільтрі синфазних перешкод обмотки котушки індуктивності знаходяться у фазі, але змінний струм, який протікає через ці обмотки - у протифазі. У результаті, для тих сигналів, які збігаються або протилежні по фазі на двох лініях електроживлення, синфазний потік всередині сердечника урівноважується.

Проблема проектування фільтра синфазних перешкод полягає в тому, що при високих частотах (коли власне і потрібна фільтрація) ідеальні характеристики компонентів спотворюються через паразитарні елементи. Основним паразитарним елементом є межвітковой ємність самого дроселя. Це невелика ємність, яка існує між всіма обмотками, де різниця напруг (В / виток) між витками веде себе подібно конденсатору. Цей конденсатор при високій частоті діє як шунт навколо обмотки і дозволяє ВЧ змінному струму протікати в обхід обмоток. Частота, при якій це явище є проблемою, вище частоти авторезонансу обмотки.

Між індуктивністю самої обмотки і цією розподіленою межвитковое ємністю формується коливальний контур. Вище точки авто резонансу вплив ємності стає більшим від впливу індуктивності, що знижує рівень затухання при високих частотах.

Частотна характеристика фільтра зображена на рис. 1.5.12.

Джерело безперебійного живленняДжерело безперебійного живлення

Рис. 1.5.12. Частотна характеристика фільтра.

Цей ефект можна зменшити, використавши Cx більшої ємності. Частота авторезонансу є тією точкою, в якій проявляється можливість найбільшого затухання для фільтра. Таким чином, шляхом вибору методу намотки обмоток індуктивності, можна розмістити цю точку поверх частоти, яка потрібна для найкращої фільтрації.

Щоб почати процес проектування необхідно виміряти спектр не фільтрованого кондуктивного шуму або прийняти по відношенню до нього деякі припущення. Це необхідно для того, щоб знати, яким має бути загасання і на яких частотах.

Приймемо, що нам необхідно 24дБ затухання на частоті перемикання перетворювача напруги.

Визначимо частоту зрізу характеристики фільтра:

Джерело безперебійного живлення ,

де Gζ - затухання;

Джерело безперебійного живлення ,

де: fc - бажана частота зрізу характеристики фільтра, fsw-робоча частота перетворювача напруги. У нашому випадку fsw = 100кГц, затухання Gζ =-24дБ.

Вибір коефіцієнта загасання

Мінімальний коефіцієнт затухання (ζ) не повинен бути менше 0,707. Менше значення призведе до "резонансу" і не дасть менше 3дБ затухання на частоті зрізу характеристики.

Розрахунок початкових значень компонентів

Джерело безперебійного живленняДжерело безперебійного живлення ,

де: ζ - коефіцієнт затухання, ζ = 0,707, RL = 50Ом - імпеданс лінії,

Джерело безперебійного живлення ;

Приймаються З ≈ 0,1 мкФ 400В.

Приймаються Сх = 0,22 мкФ Джерело безперебійного живлення 400В. Дані конденсатори розміщені між лініями електроживлення і повинні витримувати напругу 250 В і скачки напруги.

Величину Су - конденсаторів, які розміщені між кожною фазою і "землею", і повинні витримувати високі напруги ≈ 2500 В вибирають на декілька порядків менше Су ніж Сх. Це пов'язано з тим, що найбільша ємність конденсатора, доступна при номінальній напрузі 4 кВ, складає 0,01 мкФ. Приймаються Су = 2,2 нФ.

Оскільки сумарна ємність вибраних конденсаторів більша розраховану, то можна припустити, що фільтр буде забезпечувати мінімум - 60 дБ затухання при частотах у діапазоні від 500 кГц до 10 МГц.

Розрахункова схема фільтру підходить як для вхідного, так і для вихідного кола:

Джерело безперебійного живлення

Рис. 1.5.13. Вхідний фільтр електромагнітних завад.

L5 = L = 450 мкГн

З55 = С58 = Сх = 0,22 мкФ Джерело безперебійного живлення 400 В

С54 = С56 = Су = 3,3 нФ Джерело безперебійного живлення 3 кВ.

Джерело безперебійного живлення

Ріс.1.5.14. Вихідний фільтр електромагнітних завад.

L6 = L = 450 мкГн

С54 = С56 = Су = 3,3 нФ Джерело безперебійного живлення 3 кВ.

С57 = С59 = Сх = 0,22 мкФ Джерело безперебійного живлення 400 В

1.6. Обгрунтування вибору елементів схеми

Джерело безперебійного живлення повинен забезпечувати цілодобову роботу будь-якого пристрою, що підключений до нього, із збереженням вихідних параметрів, тому до нього висуваються жорсткі вимоги, як до конструкції, так і до вибору елементів схеми.

Умовно елементи схем можна поділити на елементи загального застосування і спеціальні.

Елементи загального застосування є виробами масового виробництва, тому вони досить широкій стандартизації. Стандартами і нормами встановлені техніко-економічні та якісні показники, параметри і розміри. Такі елементи називають типовими. Вибір типових елементів проводиться по параметрах і характеристикам, що описують їх властивості як при нормальних умовах експлуатації, так і при різних впливах (кліматичних, механічних і ін.)

Основними електричними параметрами є: номінальне значення величини, характерної для даного елемента (опір резисторів, ємність конденсаторів, індуктивність котушок і т. д.) і межі допустимих відхилень; параметри, які характеризують електричну міцність і здатність довгостроково витримувати електричне навантаження; параметри, які характеризують втрати, стабільність і надійність.

Основними вимогами, якими потрібно керуватися при проектуванні радіоелектронної апаратури, є вимоги по найменшій вартості виробу, його високій надійності і мінімальним малогабаритним показниками. Крім того, при проектуванні важливо збільшувати коефіцієнт повторюваності електрорадіоелементів. Виходячи з перерахованих вище критеріїв зробимо вибір елементної бази приладу.

1.6.1. Вибір резисторів.

При виборі резисторів, перш за все, звертаємо увагу на їх габарити, вартість і надійність, яка обумовлена ​​напрацюванням на відмову. Виходячи з того, що сучасні інтегральні технології далеко просунулися вперед, в порівнянні з минулими роками, ми маємо резистори, які характеризуються: високою надійністю і низькою собівартістю, компактними розмірами і великою різновидом.

Порівняємо кілька типів резисторів.

Товстоплівкові резистори з допуском ± 5%.

Технічні параметри. Таблиця 1.6.1

Параметри Значення
Тип RC01 RC11 RC21 RC31 RC41
Типорозмір корпусу 1206 0805 0603 0402 0201
Діапазон номіналів опору 1 Ом ... 1 МОм

10 Ом ...

1 МОм

Допуск ± 5%
Максимальна потужність 0.25 Вт 0.125Вт 0.1 Вт 0,063 Вт 0.005 Вт
Максимальна робоча напруга 200 В 150 В 50 В 15В
Діапазон робочих температур -55 ... +155 º С

Товстоплівкові резистори з допуском ± 1%.

Технічні параметри. Таблиця 1.6.2

Параметри Значення
Тип RC02H RC02G RC12H RC12G RC22H
Типорозмір корпусу 1206 1206 0805 0805 0603
Діапазон номіналів опорів 1 Ом ... 1 Мом

10 Ом ...

1 МОм

Допуск ± 1%
Максимальна потужність 0.25 Вт 0.25Вт 0.125Bт 0.125 Вт 0.1 Вт
Максимальна робоча напруга 200 В 150 В 50 В
Діапазон робочих температур -55 ... +155 º С

Типорозміри SMD резисторів. Таблиця 1.6.3

Типорозмір корпусу L (мм) W (мм) T (мм) Маса (г)
0201 0.6 0.3 0.3 0.02
0402 1.0 0.5 0.35 0.06
0603 1.6 0.8 0.45 0.2
0805 2.0 1.25 0.55 0.55
1206 3.2 1.6 0.55 1.0

Виходячи з таб.1.6.1. і таб.1.6.3. в якості опорів вибираємо товстоплівкові резистори RC01 і RC02H з типорозміром корпусу 1206 (ріс.1.6.1).

Потужні SMD резистори. Технічні характеристики. Таблиця 1.6.4

Параметри Значення
Тип XC0204 RWN5020 RWP5020
Типорозмір корпусу SMD MELF SMD POW SMD POW
Діапазон номіналів опорів 0.22Ом ... 10МОм 0.003Ом ... 1МОм 1ом ... 0.1МОм
Допуск 0.1% ... 5% 1, 2, 5% 1; 5%
Максимальна потужність 1 Вт 1.6Вт 1.6Bт
Максимальна робоча напруга 300 В
Діапазон робочих температур -55 ... +155 º С

Джерело безперебійного живлення

Виходячи з таб.1.6.4. в якості потужних опорів вибираємо резистори RWN5020 з типорозміром корпусу SMD POW (ріс.6.2.б).

Джерело безперебійного живлення А = 1.5 мм.

В = 1.2 мм.

С = 4.7 мм.

Ріс.1.6.1. Рекомендоване розташування резисторів при пайку: RC01, RC02H типорозміру 1206.

Джерело безперебійного живлення

а)

Джерело безперебійного живлення

б)

Ріс.1.6.2. Типорозміри корпусів резисторів:

а) SMD MELF; б) SMD POW

Як підстроювальних опорів вибираємо резистори PVZ3A фірми Murata рис. 1.6.3.

Підлаштування опору PVZ3A.

Технічні параметри. Таблиця 1.6.5

Функціональна характеристика Лінійна
Номінальна потужність 0.1Вт при 50 ° С
Максимальна робоча напруга 50V
Робочий діапазон температур -25 ° C ... 85 ° C
Допустиме відхилення номінального значення опору ± 30%
Кут повороту 230 ° ± 10 °
Діапазон номінальних опорів 100Ом ... 2МОм
Температурний коефіцієнт опору (ТКО) 500ppm / ° C
Зусилля повороту 20-200 р. / см

Джерело безперебійного живлення

Ріс.1.6.3. Типорозмір підстроювальних резисторів PVZ3A.

1.6.2 Вибір конденсаторів.

При виборі конденсаторів, враховуючи умови експлуатації виробу, а також електричні параметри, будемо керуватися тим, що для конденсаторів висуваються наступні вимоги:

- Найменша маса;

- Найменші розміри;

- Відносна дешевизна;

- Висока стабільність;

- Висока надійність;

Візьмемо для розгляду декілька типів конденсаторів, і зробимо порівняння відносно класу діелектрика у вигляді таблиці.

SMD конденсатори. Технічні параметри. Таблиця 1.6.6

Клас діелектрика Клас 1 Клас 2
Типорозмір корпусу 0402 ... 1210 0402 ... 2220
Номінальна напруга Uн 50В; 200В; 500В; 1кВ; 3кВ 25В; 50 В; 100В; 200В; 500В; 1кВ; 2кв; 3кВ
Діапазон ємностей 1 пФ ... 10 нФ; 1НФ ... 10мкФ 1 пФ ... 1 нФ; 1НФ ... 10мкФ

Допуск ємностей

(У% або пФ)

При Сн <10 пФ:

± 0.1 пФ

± 0.25 пФ

± 0.5 пФ

При Сн ≥ 10 пФ:

± 1%

± 2%

± 5%

± 10%

± 5%

± 10%

± 20%

Максимально відносна девіація ємності ΔС / С - ± 15%
Діапазон робочих температур -55 ... +125 º С -55 ... +125 º С
Максимальне значення тангенса кута втрат tg δ <1.10-3

<25.10-3

<35.10-3 (16В)

Опір ізоляції при 25 º С > 105 МОм > 105 МОм
при 125 º С - > 104 МОм

Постійна часу

при 25 º С

> 1000 з > 1000 з
при 125 º С > 100 з > 100 з

Типорозмір SMD конденсаторів. Таблиця 1.6.6

Розмір

мм

0402

1005

06032

1608

0805

2012

1206

3216

1210

3225

l 1.5 ± 0.1 1.6 ± 0.15 2.0 ± .02 3.2 ± 0.2 3.2 ± 0.3
b 0.5 ± 0.05 0.8 ± 0.1 1.25 ± 0.15 1.6 ± 0.15 2.5 ± 0.3
s 0.5 ± 0.05 0.8 ± 0.1 1.35max 1.3max 1.7max
k 0.1-0.4 0.1-0.4 0.13-0.75 0.25-0.75 0.25-0.75

Виходячи з таб.1.6.6., В якості SMD конденсаторів обираємо конденсатори з діелектриком 1-го класу, типорозміром корпусу 1206 (ріс.1.6.4.).

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

А = 1.5 мм.

В = 1.2 мм.

С = 4.7 мм.

Рекомендоване розташування

при пайку SMD конденсаторів типорозміру 1206.

Вибираємо електролітичні конденсатори фірми Hitano, для звичайного монтажу серії ECR.

Серія ECR:

діапазон напруг 6.3 ... 100В 160 ... 460В
діапазон ємностей 0.47 ... 10000мкФ 0.47 ... 220мкФ
температурний діапазон -40 ... +85 ° С -25 ... +85 ° С
струм втрат <0.01CU <0.03CU
розкид ємностей ± 20% при 20 ° С, 120Гц

Діелектричні втрати (tgs), не більше

U, B 16 25 35 50 63 100 200 350 400
tgs (D4-6.3) 0.16 0.14 0.12 0.1 0.1 0.08 0.18 0.2 0.2

Стабільність при низьких температурах (відношення імпедансів на частоті 120 Гц).

U, B 16 25 35 50 63 100 200 350 400
Z (-25 ° C) / Z (+20 ° C) 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Z (-40 ° C) / Z (+20 ° C) 4 4 3 3 3 3

Типорозміри електролітичних конденсаторів. Таблиця 1.6.8

мкФ / B 16 25 35 50 63 100 200 350 400
1 5'11 5'11 5'11 5'11 6'11 6'11
2.2 5'11 5'11 5'11 6'11 6'11 8'12
4.7 5'11 5'11 5'11 8'12 8'12 10'13
10 5'11 5'11 5'11 5'11 5'11 6'11 10'16 10'13 10'13
22 5'11 5'11 5'11 5'11 6'11 6'11 10'21 10'13 10'16
33 5'11 5'11 5'11 6'11 6'11 8'12 13'21 10'21 10'21
47 5'11 5'11 5'11 6'11 6'11 10'13 13'21 13'21 13'26
100 5'11 6'11 6'11 8'12 10'13 10'21 16'26 16'32 16'32
220 6'11 8'12 8'14 10'13 10'16 13'26 18'36 18'41
330 8'12 8'14 10'13 10'17 10'20 13'26
470 8'12 8'14 10'16 13'21 13'26 16'26
1000 10'16 10'21 13'21 13'26 16'25 18'41
2200 13'21 13'21 16'26 16'36 18'36
3300 13'26 16'26 16'32 18'36 22'41
4700 16'26 16'32 18'36 22'41 25'41

Джерело безперебійного живлення

Ріс.1.6.5. Габаритні розміри електролітичних конденсаторів.

D 5 6 8 10 13 16 18 22 25
P 2.0 2.5 3.5 5.0 5 / 0 7.5 7.5 10 12.5
d 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0 1.0

1.6.3 Вибір індуктивності і трансформаторів

Вибираємо вироби фірми Epcos.

В якості дроселів, для фільтрів по живленню, із таблиці виберемо дроселі типу DB36-10-47, DST4-10-22, FMER-K26-09.

Котушки індуктивності. Технічні параметри. Таблиця 1.6.9

Тип

індуктивність

мкГн

Q

Тест. частота

Гц

опір

Ом

Струм тип.

А

Струм нас.

А

L Q
DB36-10-47 150 ± 20% 46 100К 2.520М 0.02 12.80 14.20
DST4-10-22 47 ± 20% 42 100К 2.520М 0.01 12.20 15.50
FMER-K26-09 60 ± 20% 56 100К 2.520М 0.12 8.2 10.4

Вибираємо тип трансформаторів TS40-15-2, KERBIP-2-K20, TS300-12-K28, TS12-300-K32 діапазон робочих температур -40 ... +45 оС.

1.6.4 Вибір активних елементів

Вибираємо транзистори фірми STMicroelectronics табл.1.6.10.

Технічні параметри транзисторів. Таблиця 1.6.10

Параметри К1531 GT15Q101 BC556 IRFP150 IRFD123 2N2907 К792
Напруга колектор-база 500B 1200В 80В 100В 80В -60В 900В
(Сток-затвор) 500B 1200В 65В 100В 80В -40В 900В
Напруга колектор-емітер (стік-витік) ± 30B ± 20В ± 20B ± 20B -5В ± 20B
Напруга 15A 15А 100мА 43A 1.1А -600мА 3A
база-емітер 60A 30А 200мА 170A 4.4А -1.2А 5A
(Затвор-витік) 2мА 20мА
Струм колектора 150Bт 150Вт 0.5Вт 193Вт 1.5Вт 200мВт 100Вт
(Стік) 1480пФ 1800пФ 10пФ 1750пФ 450пФ 30пФ 800пФ
Імпульсний струм колектора 400пФ 3пФ 420пФ 200пф 8пФ 250пФ
(Стік) 150 ° C 150 ° С 150 ° С 175 ° С 150 ° С 150 ° С 150 ° С

Вибираємо діоди фірм Fairchild і International Rectifier.

Технічні параметри діодів. Таблиця 1.6.11

Параметри U обр. У І макс., А І обр, мА F макс., КГц
PSOF107 300 0.3 0.005 40
1N4937 600 1.5 2 150
LL4148 100 0.2 0.005 300
LL414P 60 0.5 0.01 300
MUR860 600 10 20 200
MUR31 800 8 2 10
RUR30100 1000 30 1 300

Вибираємо мікросхеми фірм Unitrode, National Semiconductor, Intersil, STMicroelectronics.

В якості контролерів харчування вибираємо UC3842 фірми Unitrode, SG3525 фірми STMicroelectronics.

В якості мікросхеми стабілізатора напруги вибираємо ІМС фірми STMicroelectronics.

Технічні параметри мікросхеми

інтегрального стабілізатора. Таблиця 1.6.13

Тип Вхідна напруга, В Напруга стабілізації, У Вихідний струм, А Температура, ° С
78M05ST +30 +5 1.2 -55 ... +125

1.7. Розрахунок друкованої плати.

1.7.1. Розрахунок площі друкованої плати.

Визначаємо стандартні розміри елементів, які застосовуються, і зводимо дані в таблицю. 1.7.1.

Розміри елементів і їх сумарна позиція. Таблиця. 1.7.1.

Назва груп компонентів Кількість N, шт.

Довжина

L, мм

Ширина

В, мм

Діаметр

D, мм

Площа

S = L * В, мм2

Площа N елем.

S * N, мм2

Діаметр

висновків

d, мм

Резистори

постійні 0.25 ... 0.5Вт

119 4.7 1.5 7.05 838.95

Резистори

постійні 1 ... 2Вт

10 12 5 60 600 0.85
Резистори змінні 3 3.1 3.6 11.16 33.48
Конденсатори керамічні 37 4.7 1.5 7.05 260.85
Конденсатори електролітичні 14 16 200.96 2813
8 20 314 2512
Транзистори 17 25 40 1000 17000 1.0
Діоди малої потужності 8 4.7 1.5 7.05 56.4 0.6
Діоди великої потужності 16 15 20 300 4800 1.2
Стабілітрони 5 4.7 2 9.4 47
IMC SMD 6 14 12 168 1008
IMC DIP 5 10 8 80 400 1.0
Дроселі 6 42 22 924 5544 1.2
Трансформатори сигнальні 3 15 176 530 1.0
Трансформатори харчування 2 70 60 4200 8400 1.2
Вставка плавкая 4 30 10 300 1200 1.2
Реле 2 50 20 1000 2000 1.0
Роз'єми 6 20 10 200 1200 0.85

З таблиці. 1.7.1. отримали сумарну площину SСУМ = 49233мм2, тоді визначаємо встановлювану площа всіх елементів на платі, якщо КУСТО = 1,2

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Визначаємо площину друкованої плати, яка необхідна для установки елементів з урахуванням відстані між елементами і висновками, а також для забезпечення нормальних теплових режимів роботи, за формулою, якщо коефіцієнт використання дорівнює: Кісп = 0,9, тоді

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Визначаємо площу, яка необхідна для розміщення елементів кріплення, які кріплять плату. Приймаємо, що плата кріпиться шістьма гвинтами М3, якщо під один болт відводиться площина SБ = 100 (мм2).

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Визначаємо загальну площу плати:

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Виходячи з отриманої площі вибираємо ширину плати L = 300 (мм), тоді довжина:

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Приймаються В = 216 (мм).

1.7.2. Розрахунок параметрів металізованих отворів.

Виходячи з діаметрів елементів, які встановлюються на плату, визначимо діаметр металізованих отворів, якщо товщина металізованого покриття при металізації гальванічним методом:

mпок = 0,05 (мм).

І зазор між виводом і стінкою металізованого покриття береться:

К = 0,2 (мм).

Елементи, які встановлюються, мають шість діаметрів виводів:

d1 = 0,5 (мм)

d2 = 0,6 (мм)

d3 = 0,8 (мм)

d4 = 0,85 (мм)

d5 = 1 (мм)

d6 = 1,2 (мм),

тоді:

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Визначаємо параметри контактних майданчиків навколо металізованого отвору, якщо контактні майданчики виконуються у вигляді контактного кільця з обох сторін плати. Якщо необхідна радіальна величина буде В = 0,55, а технологічний коефіцієнт на помилку С = 0,1, тоді:

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Виходячи з отриманих розмірів металізованих отворів і діаметрів виводів елементів, вибираємо технологічно обумовлені розміри металізованих отворів, і отримані дані записуємо в таблицю 1.7.2.

Розміри діаметрів отворів і контактних площадок. Таблиця 1.7.2.

Діаметр виведення

елемента, мм

Розрахункові дані Стандартні
Діаметр отвору, мм Діаметр площадки, мм Діаметр отвору, мм Діаметр площадки, мм
1 0,5 1 2,2 1 2,2
2 0,6 1,1 2,3 1 2,2
3 0,8 1,3 2,5 1,2 2,5
4 0,85 1,35 2,55 1,2 2,5
5 1 1,5 2,7 1,5 2,8
6 1,2 1,7 2,9 1,8 3

1.7.3. Розрахунок ширини друкованих провідників.

Ширина друкованих провідників визначається за максимальною струму для різних кіл схеми, якщо допустима щільність струму jдоп = 30 (А/мм2), максимальний струм ІМ = 8 (А), а товщина металізованого покриття mПОК = 0,05 (мм), тоді ширина буде рівною:

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Відстань між провідниками знайдемо з різниці потенціалів, з урахуванням електричних характеристик обраного методу виготовлення. У нашій схемі, в основному, максимально можливе напруга не перевищує 450 (В), відстань між друкованими провідниками - 1,8 (мм).

1.8. Тепловий розрахунок.

Розрахуємо тепловий режим транзистора в імпульсному стабілізаторі напруги.

Повна потужність, яка виділяється в транзисторі під час його роботи при перемиканні визначається за формулою:

Р = Рпер + Роткр + Рупр + Рі (1.8.1)

де: Р - повна потужність, яка розсіюється;

Рпер - втрати потужності при перемиканні;

Роткр - втрати на активному опорі транзистора;

Рупр - втрати на управлінні в ланцюзі затвора;

Рі - втрати потужності за рахунок витоку в закритому стані.

Відразу можна відзначити, що втрати потужності, які викликані струмом витоку (Рі), мають дуже мале значення, тому ними можна знехтувати. Також втрати, які виникають в ланцюзі управління, теж мають дуже малі значення, тому формула приймає вигляд:

Р = Рпер + Роткр., (1.8.2)

де

Роткр = RDS (on) I2еф. (1.8.3)

Джерело безперебійного живлення (1.8.4)

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Потужність Рпер визначається

Джерело безперебійного живлення (1.8.5)

де

i = IН / n. (1.8.5)

IL = 3 / 0, 98 = 3,06 (A).

тоді

Джерело безперебійного живлення

Звідси

Джерело безперебійного живлення

перевіряємо тепловий режим роботи транзистора

Джерело безперебійного живлення , (1.8.6)

де

tнс - температура навколишнього середовища 35 С.

Rja - тепловий опір кристал-середовища 75 З / Ут.

Джерело безперебійного живлення С.

За результатами виконаних розрахунків видно, що при використанні транзисторів у режимі ключів і при заданих параметрах роботи перетворювача, необхідно обов'язкове застосування охолоджувальних радіаторів та примусового обдуву. Радіатор вибираємо ребристого типу за методикою, описаною в [10] ст. 221.

1.9. Розрахунок надійності пристрою.

Надійність - це властивість виробу виконувати задані функції в певних умовах експлуатації при збереженні значень основних параметрів в заданих межах.

Надійність характеризується рядом розрахункових показників, найбільш важливою з яких є інтенсивність відмов, середнє напрацювання на відмову, імовірність безвідмовної роботи.

Імовірність безвідмовної роботи вказує на те, яка частина виробів буде працювати безвідмовно протягом заданого часу tp. Для більшості радіоелектронних пристроїв ймовірність безвідмовної роботи залежить, як від фізичних властивостей, так і від часу tp, протягом якого пристрій повинен працювати безвідмовно:

Джерело безперебійного живлення (1.11.1.)

Інтенсивністю відмов називають кількість відмов за одиницю часу, що припадає на один виріб, який продовжує працювати в даний момент часу:

Джерело безперебійного живлення (1.11.2)

Інтенсивність відмов апарата, який складається з m різних елементів, визначають за формулою:

Джерело безперебійного живлення (1.11.3)

Розрахунок надійності проводимо в такій послідовності:

1. Складаємо таблицю вихідних даних для розрахунку, визначаємо конструктивну характеристику компонентів, кількість компонентів по групах, розраховуємо інтенсивність відмов λі для кожної з груп компонентів:

Джерело безперебійного живлення (1.11.4)

де: m - кількість компонентів в одній групі.

Вихідні дані для розрахунку надійності зводимо в таблицю 1.11.1.

Вихідні дані розрахунку надійності. Таблиця 1.11.1

Назви груп компонентів Кількість

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

1.

Резистори

недротяні постійні 0.125-0.5

недротяні постійні 1.0-2.0

недротяні змінні

82

10

3

0.4

1.0

2.5

0.42

0.42

0.42

13.78H10-6

4.2H10-6

3.15H10-6

2.

Конденсатори

керамічні

електролітичні

37

22

1.2

2.2

0.1

0.4

4.44H10-6

19,36 H10-6

3.

Транзистори

кремнієві

17 1.7 0.35 11.56H10-6
4.

Діоди

Випрямлячі

малої потужності

великої потужності

стабілітрони малої потужності

світлодіоди

8

16

5

3

0.7

5.0

2.4

2.8

0.81

0.81

0.81

0.81

4.54H10-6

64.8H10-6

9.72H10-6

6.8H10-6

5.

Інтегральні мікросхеми

напівпровідникові

6 0.01 1.0 0.06H10-6
6. Дроселі 6 1.0 1.0 6.0H10-6
7.

Трансформатори

сигнальні

харчування

3

2

0.1

3.0

1.0

1.0

0.3H10-6

6.0H10-6

8. Вставка плавкая 4 0.5 1.0 2.0H10-6
9. Тумблер 1 1.1 1.0 1.1H10-6
10. Реле 2 1.7 0.35 1.19H10-6
11, Клеми 2 1.0 1.0 2.0H10-6
12. Друкована плата 1 0.1 0.1 0.01H10-6
11. Пайка на платі 910 0.01 1.0 9.1H10-6
12. Корпус приладу 1 1.0 1.0 1.0H10-6
13. Провідники і пайки навісні 24 0.02 1.0 0.48H10-6

2. Для обліку умов експлуатації знаходимо поправочні коефіцієнти Джерело безперебійного живлення , Джерело безперебійного живлення , Джерело безперебійного живлення і за формулою (1.11.5) розраховуємо поправочний коефіцієнт Джерело безперебійного живлення . Приймаються Джерело безперебійного живлення , Джерело безперебійного живлення , Джерело безперебійного живлення .

Джерело безперебійного живлення (1.11.5)

Джерело безперебійного живлення

3. Розрахунок інтенсивності відмов проводимо по формулі:

Джерело безперебійного живлення (1.11.6)

Джерело безперебійного живлення

4. Середній наробіток на відмову розраховуємо за формулою:

Джерело безперебійного живлення (1.11.7)

Джерело безперебійного живлення

5. Проводимо розрахунок імовірності безвідмовної роботи радіопристрою за формулою (1.11.1):

Джерело безперебійного живлення -ΛHtρ (1.11.1.)

де Джерело безперебійного живлення - Основа натурального логарифма;

Джерело безперебійного живлення - Інтенсивність відмов;

Джерело безперебійного живлення - Час випробування.

Результати розрахунків імовірності безвідмовної роботи пристрою записуємо в таблицю 1.11.2.

Результати розрахунку надійності. Таблиця 1.11.2

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

1.

2.

3.

4.

5.

6.

0

101

102

103

104

105

0

-0.001759

-0.017590

-0.175900

-1.759000

-17.59000

1

0.9982

0.9825

0.8394

0.1737

0.0002

6. За результатами розрахунків будуємо графік залежності ймовірності безвідмовної роботи пристрою від часу Джерело безперебійного живлення :

Джерело безперебійного живлення

Рис. 1.11.1. Графік залежності ймовірності

безвідмовної роботи пристрою від часу.

Розділ 2. Економічний розрахунок.

Метою даного розділу дипломного проекту є виконання необхідних розрахунків організаційно-економічних показників. Даний розділ включає:

1. Розрахунок собівартості пристрою.

2. Визначення ціни пристрою.

3. Оцінка рівня якості пристрою.

4. Визначення ціни споживання.

5. Визначення ринкової ціни.

6. Прогноз збуту.

7. Прибуток від реалізації.

Економічний розрахунок будемо проводити з урахуванням того, що виробництво пристрою є дрібносерійним.

2.1. Аналіз ринку.

Блок безперебійного живлення призначений для живлення різноманітної електричної та електронної апаратури стабілізованою напругою 220В, в тому числі пристроїв охоронної, пожежної та охоронно-пожежної сигналізації, живлення апаратури на АТС, живлення персональних комп'ютерів.

Перевагами нової розробки є високий ККД і велика вихідна потужність. Можливі обсяги продажу виробу приблизно 1000 шт. на рік. Найближчим аналогом даного блоку є блок живлення PW5115 фірми Powerware, його ми й беремо за базову виріб.

2.2 Розрахунок рівня якості

2.2.1. Основні технічні параметри пристрої.

Технічні параметри характеризують якість виробу. Якість - сукупність властивостей, які роблять його здатним виконувати задані функції, тим самим задовольняти відповідні ринкові вимоги. Конкурентоспроможність - це ступінь відповідності товару в даній ринковій ситуації з технічних, економічних, експлуатаційними характеристиками.

Основними показниками даного виробу є:

1. Вихідна напруга.

2. Коефіцієнт корисної дії.

3. Вихідна потужність.

4. Частота мережі.

5. Вихідний струм.

2.2.2. Визначення важливості кожного показника.

Наступним етапом, після вибору більш важливих показників, є ранжування показників за ступенем їх важливості. Найважливішого присвоюється ранг 1, менш важливого ранг 2 і так далі.

Результати занесемо в таблицю 2.1.1

Показники ранжування за ступенем важливості. Таблиця 2.2.1.

Показник Ранг показника, на думку експерта Сума рангів, Ri Di Di2
1 2 3 4 5
1 4 3 4 3 3 17 2 4
2 2 1.5 1 2 1 7.5 -7.5 56.25
3 3 4 2,5 4 4 17.5 2.5 6.25
4 1 1.5 2,5 1 2 8 -7 49
5 5 5 5 5 5 25 10 100
Всього 15 15 15 15 15 75 0 215.5

де: Джерело безперебійного живлення (2.2.1)

Джерело безперебійного живлення (2.2.2)

Проведемо перевірку придатності експертних оцінок. Перевірка проводиться на основі розрахунку коефіцієнта відповідності експертних оцінок.

Коефіцієнт відповідності:

Джерело безперебійного живлення (2.2.3)

Джерело безперебійного живлення (2.2.4)

де:

N - кількість експертів

n - кількість оцінок

Коефіцієнт відповідності може приймати значення Джерело безперебійного живлення .

У випадку, коли W = 1 - повна відповідність експертів. Розрахований коефіцієнт зрівнюється з мінімально допустимим Wн. За умови Джерело безперебійного живлення отримані дані заслуговують довіри і придатні для подальшої роботи. Для радіотехнічних пристроїв Wн = 0,77

Отриманий результат придатний для подальшого використання.

Для оцінки рівня якості виробу використовуємо узагальнюючий показник - коефіцієнт технічного рівня:

Кт.у = åφ І · qі (2.2.5)

де:

φ і - відносний (одиничний) показник якості.

qi - коефіцієнт вагомості.

Якщо залежність між параметром і якістю лінійна, то відносні показники обчислюються за формулами:

q і = РНі / РБі (2.2.6)

і

q і = РБі / РНі (2.2.7)

Якщо залежність між параметром і якістю нелінійна, то відносні показники обчислюються за формулами:

q і = lg (РНі / РБі) +1 (2.2.8)

і

q і = lg (РБі / РНі) +1 (2.2.9)

де: РНі, РБі - числові значення і-го параметру відповідно нового І базового виробу.

В якості базового виробу візьмемо блок безперебійного живлення PW5115 фірми Powerware.

Результати розрахунків зведемо в таблицю 2.2.2.

Результати розрахунків. Таблиця 2.2.2.

Показник Назва показника Значення базового показника Значення нового показника q І
Х1 Вихідна напруга, В 0 ... 24 0 ... 30 1.25
Х2 Коефіцієнт корисної дії 0.85 0.89 1,05
Х3 Вихідна потужність, Вт 240 300 1.25
Х4 Частота мережі, Гц 50 ... 60 50 ... 60 1.0
Х5 Вихідний струм, А 10 10 1.0

Визначимо коефіцієнт важливості кожного показника

Скористаємося засобом експертних оцінок. Експерти незалежно один від одного порівнюють між собою показники, оцінюючи, що важливіше. В оцінці приймають участь не менше 5 експертів.

При цьому якщо показник ">" то ставимо коефіцієнт 1.5

Якщо показник "<" то ставимо коефіцієнт 0.5

Якщо показник "=" то ставимо коефіцієнт 1.

На підставі таблиці побудуємо матрицю, куди перенесемо числові значення оцінок.

Експертна оцінка. Таблиця 2.2.3

Показники

Експерти

1 2 3 4 5

Суммирующая оцінка Числове значення оцінки
Х1 І Х2 < = < < = < 0.5
Х1 І Х3 = < > < < < 0.5
Х1 І Х4 < < = < < < 0.5
Х1 І Х5 < > > > = > 1.5
Х2 І Х3 < < < < < < 0.5
Х2 І Х4 > > = > = > 1.5
Х2 І Х5 > > = > > > 1.5
Х3 І Х4 < = < < < < 0.5
Х3 І Х5 > > > = > > 1.5
Х4 І Х5 = > > > > > 1.5

Визначення важливості кожного показника визначимо в два кроки:

1-й крок: визначимо bi - суму числових значень оцінок (сума по рядку);

Kbi = bi / åbi; (2.2.10)

2-й крок: визначимо bi1:

bi1 = ai1 * b1 + ai2 * b2 + .... + ain * bn (2.2.11)

Результат занесемо в таблицю 2.1.4

Значення показників. Таблиця 2.1.4.

Х1 Х2 Х3 Х4 Х5

1-а ітерація

bi φi

2-а ітерація

bi φi

Х1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 3 0.12 14 0.12
Х2 1.5 1 1.5 1.5 1.5 7 0.28 34 0.3
Х3 1.5 0.5 1 0.5 1.5 5 0.2 22 0.19
Х4 1.5 0.5 1.5 1 1.5 6 0.24 27.5 0.24
Х5 1.5 0.5 0.5 0.5 1 4 0.16 17.5 0.15
25 1 115 1

Перша ітерація:

φi = bi / åbi (2.2.12)

bi = åaij (2.2.13)

де: bi - вагомість і-го параметра

Друга ітерація:

φi = bi / åbi (2.2.14)

bi = ai1b1 + ai2b2 +...+ ainbn (2.2.15)

де: bi - вагомість і-го параметра

Рівень якості виробу

КТ.Р. = 0.12 * 1.25 +0.3 * 1.05 + 0.19 * 1.25 + 0.24 * 1.0 +0. 15 * 1.0 = 1.1

Таким чином, рівень якості розроблюваного пристрою дорівнює 1,1.

2.3. Розрахунок собівартості пристрою.

Згідно ТЗ, виробництво джерела безперебійного живлення - дрібносерійне, тому будемо користуватися відповідними нормативами і методикою.

2.3.1 Розрахунок витрат на придбання матеріалів.

Витрати на придбання матеріалів обчислюються на підставі норм їх витрачання і цін, з урахуванням транспортно-заготівельних витрат. Розрахунок по вартості матеріалів занесений в таблицю 2.3.1

Вартість матеріалів. Таблиця 2.3.1.

Найменування матеріалу

Стандарт,

марка

Одиниця виміру. Норма витрати на один виріб Ціна за од., Грн Сума, грн
Припій ПОС-61 кг 0.30 7 2.1
Скло-текстоліт фольгований СФ-2-15 кг 0.7 30 21
Провід монтажний МГШВ-0.75 м 1 0.15 0.15
Провід монтажний МГШВ-0.5 м 1,5 0.5 0.75
Провід монтажний МГШВ-0.35 м 0.7 0.3 0.21
Провід монтажний МГШВ-1, 5 м 1.5 1.3 1.95
Залізо оцинковане Ст3-1.5 кг 1 5 5
Алюміній АМГ-3 кг 3.1 6.2 19.22
Флюс ФС-1 кг 0.10 10 1.0
Лак кг 0.1 8 0.8
Фарба ПФ-115 кг 0.35 7 2.45
Разом 54.63
Невраховані матеріали, 5% 2.73
Транспортно-заготівельні роботи, 10% 5.46
Всього 62.82

2.3.2. Розрахунок витрат на покупні вироби та напівфабрикати.

У цю статтю включається вартість готових виробів, придбаних для укомплектування блоку живлення. Покупні вироби визначаються за схемою електричною принциповою. Розрахунки занесені в таблицю 2.3.2

Покупні вироби. Таблиця 2.3.2.

Найменування Марка Кількість Ціна, грн. Сума, грн.
Резистори
RC01-1206 ± 5% 64 0.05 3.2
RC02H-1206 ± 1% 18 0.05 0.9
RWN5020-1.6 ± 5% 9 1.60 14.4
RWN5020-1.6 ± 1% 3 1.80 5.4
PVZ3A ± 20% 3 0.70 2.10
TR1223 ± 5% 1 1.1 1.1
Конденсатори
ECR-400B-100мкФ 4 6.00 24
ECR-25B-1000мкФ 3 1.40 4.20
ELV-25B-22мкФ 14 0.60 8.40
X7R-1206-50B 20 0.10 2
X7R-1206-3кВ 8 0.90 7.2
X7R-1206-400B 10 1.20 12
Мікросхеми
UC3842 3 7.80 23.4
UA723 1 3.30 3.30
SG3525 1 3.30 3.30
7805ACD2T 1 1.00 1
ATTiny26 1 14.30 14.3
Транзистор
K1531 2 0.20 0.4
K792 3 0.20 0.6
IRFP150 4 7.20 28.80
IRFD123 2 4.1 8.2
2N2907 2 3.2 6.4
GT15Q101 2 12.5 25
BC550B 4 2.4 9.6
Діоди
RUR30100 2 3.70 7.40
PBU607 1 4.10 4.10
LL4148 4 0.10 0.40
1N4937 4 0.40 1.6
HFA16TB600 4 6.80 27.20
BZV55C9.2V 2 0.20 0.40
BZV55C3.342V 2 0.20 0.40
BZV55C18V 2 0.20 0.40
TPL921 2 1.15 2.30
TPL559 2 1.25 2.50
4N35 3 1.25 3.75
Дросель
DST4-10-22 3 5.70 17.10
FMER-K26-0.9 3 6.20 18.60
Трансформатори
TS200-3-2-X20 1 4.10 4.10
KERMOP-2-K20 1 2.00 2.00
TS110-30-K28 1 12.30 12.30
TSI-40A-3-X20 1 6.20 6.20
Реле
AJR3221 2 10.25 20.30
Роз'єми
SN-6-1 3 1.90 5.70
DB-9-1 1 1.80 1.80
AN-6-2 1 0.85 0.85
Вимикачі
В127В-6-100В 1 1.50 1.50
Запобіжники
ZP-20А-50В 2 1.40 2.80
BP-6.3A-250B 1 0.40 0.40
Ніжки
І28.128.064 4 0.50 2.00
Акумулятор
Yuasa12A-7Ah 4 4
Разом 356.5
Транспортно-заготівельні работи.10% 35.65
Всього 392.15

2.3.3. Розрахунок основної заробітної плати.

Втрати по даній статті розраховуються по кожному виду робіт, в залежності від норми часу і погодинної тарифної ставки робітників.

Сз.о. = åСтіtші (2.3.1)

де: сті-погодинна тарифна ставка.

Tі - час на одну операцію.

Норми часу на операціях були взяті з технологічних карт. Перелік робіт відповідає технологічному процесу виробництва виробу. Норми часу для монтажних і складальних робіт визначаються типовими нормами часу на складально-монтажні роботи, - таблиця 2.3.3.

Основна заробітна плата. Таблиця 2.3.3.

Назва робіт Тариф. розряд Годинна тарифна ставка, грн. / год. Норма часу, год.

Сума

зарплати, грн.

1 Заготівельні 3 2.6 3 7.8
2 Свердлильні 3 2.6 2 5.2
3 Монтажні 4 2.8 6 16.8
4 Складальні 5 3.2 4 12.8
5 Маркувальні 3 2.6 5 13
6 Регулювальні 5 3.2 6 19.2
Разом 74.8
Доплати і надбавки (20% -60%) 37.4
Всього 112.2

2.3.4. Додаткова заробітна плата робітників.

Витрати за цією статтею визначаються у відсотках від основної заробітної плати. Орієнтовна величина нормативу додаткової заробітної плати для приладобудівних підприємств може бути прийнята в розмірі 30-40%.

Сз.буд .= 0.30 × Сз.о. (2.3.3)

де: Сз.о. - основна заробітна плата.

Сз.буд .= 0.30 × 112.2 = 33.66 грн.

2.3.5. Відрахування на соціальне страхування.

За діючими на 23.01.2006 р. нормативами відрахувань на соціальне страхування становить 37.8% від суми основної та додаткової заробітної плати.

Сс.с. = 0.378 (Сз.про + Сз.д) (2.3.4)

Сс.с. = 0.378 (112.2 +33.66) = 55.13 грн.

2.3.6. Загальновиробничі витрати.

Враховуючи, що собівартість виробу визначається на ранніх стадіях його проектування в умовах обмеженої інформації щодо технології виробництва та витрат на його підготовку, до загальновиробничих витрат включаються, крім цих витрат, витрати на: освоєння основного виробництва, відшкодування зносу спеціальних інструментів і пристроїв цільового призначення, утримання та експлуатацію устаткування. При цьому загальновиробничі витрати визначаються у відсотках до основної заробітної плати. При такому комплексному складі загальновиробничих витрат їх норматив ( Джерело безперебійного живлення ) Досягає 200-300%.

Сз.в. = (2 ... 3) × Сз.про (2.3.5)

Сз.в. = 2 × 112.2 = 224.4 грн

Таким чином, виробнича собівартість складає 880.36 грн.

2.3.7. Адміністративні витрати.

Ці витрати відносяться на собівартість виробу пропорційно основній заробітній платі і на приладобудівних підприємствах вони становлять 100-200%:

Сз.г = 1 × Сз.про (2.3.6)

Сз.г = 1 × 112.2 = 112.2грн

2.3.8. Витрати на збут.

Витрати за цією статтею визначаються у відсотках до виробничої собівартості (звичайно 2,5 - 5,0%). Ссбит = 0.025 × 880.36 = 22

Сума за всім наведеним нижче статтями є повною собівартістю продукції.

Результати розрахунку зведемо в таблицю 2.3.4.

Комерційні витрати. Таблиця 2.3.4.

Статті витрат Сума, грн. Питома вага,%
1. Сировина і матеріали. 62.82 6.19
2. Покупні комплектуючі вироби, напівфабрикати, роботи і послуги виробничого характеру сторонніх підприємств. 392.15 38.65
3. Основна заробітна плата. 112.2 11.5
4. Додаткова заробітна плата. 33.66 3.31
5. Відрахування на соціальне страхування. 55.13 5.43
6. Загальновиробничі витрати. 224.4 22.11
Виробнича собівартість 880.36 86.77
7. Адміністративні витрати. 112.2 11.5
8. Витрати на збут 22 2.2
Повна собівартість. 1014.56 100

Отже, повна собівартість пристрою складе: 1014.56 грн.

2.4. Визначення ціни виробу.

Серед різних методів ціноутворення на ранніх стадіях проектування, досить поширений метод лімітних цін. При цьому визначається верхня і нижня межа ціни.

2.4.1. Нижня межа цін и.

Нижня межа ціни ( Джерело безперебійного живлення ) Захищає інтереси виробника продукції і передбачає, що ціна повинна покрити витрати виробника, пов'язані з виробництвом і реалізацією продукції, та забезпечити рівень рентабельності не нижче того, що має підприємство при виробництві вже освоєної продукції.

де: Джерело безперебійного живлення - Оптова ціна підприємства, грн.;

Джерело безперебійного живлення - Повна собівартість виробу, грн.;

Джерело безперебійного живлення - Нормативний рівень рентабельності, 15%;

Джерело безперебійного живлення - Податок на додану вартість, 20%.

Таким чином, отримуємо:

Джерело безперебійного живлення грн.

Джерело безперебійного живлення .

2.4.2. Верхня межа ціни.

Верхня межа ціни ( Джерело безперебійного живлення ) Захищає інтереси споживача і визначається тією ціною, яку споживач готовий платити за продукцію з кращою споживчою якістю

Джерело безперебійного живлення (2.4.3)

де: Джерело безперебійного живлення - Ціна базового виробу, 3000 грн.;

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

2.4.3. Договірна ціна.

Договірна ціна ( Джерело безперебійного живлення ) Може бути встановлена ​​за домовленістю між виробником і споживачем в інтервалі між нижньою та верхньою лімітними цінами.

Джерело безперебійного живлення

З виразу: Джерело безперебійного живлення ,

Значить, вибираємо Джерело безперебійного живлення

2.4.4. Визначення мінімального обсягу

виробництва продукції.

Собівартість річного випуску продукції:

Джерело безперебійного живлення (2.4.1)

Джерело безперебійного живлення (2.4.2)

Джерело безперебійного живлення (2.4.4)

де Джерело безперебійного живленняДжерело безперебійного живлення - Повна собівартість одиниці продукції, грн;

Джерело безперебійного живлення - Умовно-змінні витрати Джерело безперебійного живлення = 0.65;

Джерело безперебійного живлення - Умовно-постійні витрати Джерело безперебійного живлення = 0.35;

Х - виробнича потужність виробництва X = 150 од. / рік;

Джерело безперебійного живлення - Річний обсяг випуску продукції Джерело безперебійного живлення = 100 од. / рік;

Джерело безперебійного живлення

Вартість річного випуску продукції:

Джерело безперебійного живлення (2.4.5)

Джерело безперебійного живлення

Обсяг продукції, при якій прибуток відсутній:

Джерело безперебійного живлення (2.4.6)

Джерело безперебійного живлення од.

Обсяг продукції при якому буде досягнутий запланований рівень рентабельності:

Джерело безперебійного живлення (2.4.6)

Джерело безперебійного живлення

Річний прибуток при досягненні запланованого рівня рентабельності складе:

Джерело безперебійного живлення (2.4.7)

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Рис. 2.4.1 Характеристика мінімального обсягу виробництва продукції.

Висновок

У даному розділі були проведені аналіз рівня якості і конкурентної спроможності джерела безперебійного живлення, розрахунки собівартості виробництва, доцільності виробництва, визначення ціни виробу.

Повна собівартість складає 1014.56 грн.

Нижня межа ціни - Джерело безперебійного живлення

Верхня межа ціни - Джерело безперебійного живлення

Договірна ціна - Джерело безперебійного живлення

Обсяг продукції при якому прибуток відсутній - Джерело безперебійного живлення од.

Розділ 3. Охорона праці.

У даному розділі дипломного проекту наводиться аналіз умов праці у виробничому приміщенні з виробництва джерела безперебійного живлення, при розробці і виробництві плат керування та живлення. Цій частині дипломного проекту потрібно приділити особливу увагу, тому що при не дотриманні норм, встановлених законодавством, можливе порушення працездатності і життєдіяльності робітників. Тому, ми повинні визначити небезпечні та шкідливі виробничі фактори, а також ступінь їх небезпеки на робочому місці. Звичайно, потрібно розробити заходи, щоб захистити робітників від впливу цих факторів, якщо вони будуть перевищувати припустимі норми.

3.1. Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів.

До основних шкідливих і небезпечних факторів, що впливають на людей, зайнятих на виробництві радіоелектронної апаратури (далі РЕА), можна віднести:

Погана освітленість робочої зони (умови освітленості виробничих приміщень повинні відповідати нормам, зазначеним у СНиП II-4-79/85);

Підвищені рівні електромагнітних випромінювань (рівні випромінювань і полів повинні відповідати ГОСТ 12.2.006-87);

Небезпека ураження електричним струмом;

Незадовільні параметри мікроклімату робочої зони у виробничих приміщеннях повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і ДСН 3.3.6.042-99;

Вміст у повітрі робочої зони шкідливих речовин різного характеру впливу в концентраціях, що перевищують гранично допустимі (гранично-допустима концентрація (ГДК) шкідливих речовин в повітрі робочої зони повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і ГОСТ 12.1.007-80 );

Підвищений рівень шуму на робочому місці (припустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку та еквівалентні рівні звуку на робочих місцях) повинен відповідати санітарним нормам допустимих рівнів шуму на робочих місцях ДСН 3.3.6.037-99;

Підвищена напруженість електричного поля промислової частоти на робочому місці (напруженість електричних полів промислової частоти на робочих місцях повинна відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.002-88);

Вплив шкідливих факторів впливу моніторів ПК (ДСанПіН 3.3.2.007-98).

3.2. Характеристика параметрів робочого приміщення.

При розробці і виготовленні вироби основні трудовитрати складає розробка програмного забезпечення, а саме: розробка програми прошивки мікроконтролера і програмного забезпечення для зв'язку пристрою з персональним комп'ютером (ПК). Приміщення, в якому знаходиться ПК є робочою кімнатою лабораторії дослідницького інституту. Приміщення лабораторії знаходиться на другому поверсі панельного будинку. Вібрація в приміщенні відсутня. Шкідливі речовини в приміщенні лабораторії також відсутні. Склад повітряного середовища в нормі. У робочій кімнаті знаходиться монітор у складі ПК, офісні меблі. Покриття підлоги - паркет. Стіни обклеєні шпалерами.

Основні геометричні розміри приміщення, якому будуть проводитися роботи з проектування плати управління:

- Довжина а = 6 м;

- Ширина b = 5 м;

- Висота h = 2,60 м.

У приміщенні лабораторії працюватимуть два інженера.

Виходячи із значень a, b, h, розрахуємо площа приміщення:

S> i = a × b = 6 × 5 = 30 (кв.м) - площа приміщення;

Sn = 6.2 (кв.м) - загальна площа столів і шафи.

S = Si - Sn = 30 - 6.2 = 23,8 (кв.м)

V = S × h = 23,8 × 2,60 = 61,88 (куб.м)

Площа і об'єм, що припадає на одного робітника, визначається за формулами:

S1 = S2 = S / 2 = 23,8 / 2 = 11,9 кв.м

V1 = V2 = V / 2 = 61,88 / 2 = 30,94 кв.м

На підставі наведених вище даних розрахуємо значення площі й об'єму приміщення, що припадає на одного службовця. Результати розрахунків наведено в таблиці.

Результати розрахунків. Таблиця 1.

Параметр Норматив

Реальні

параметри

Площа, S не менше 6 кв. м. 11,9 кв.м
Обсяг, V не менше 15 куб. м. 30,94 кв.м

Аналізуючи умови праці в приміщенні, помітимо, що обсяг приміщення приходиться на одну людину, більше нормативного значення СН245-82 і ОНТП24-86.

3.3. Розрахунок природного освітлення.

Згідно СНіП ІІ-4-79/85 для найменшого об'єктів (розряд зорової роботи ІІІ (б)) 0.3 - 0.5 мм значення коефіцієнта природного освітлення (КПО) повинно дорівнювати 2%.

Метою розрахунку умовного освітлення є перевірка його відповідності СНиП ІІ-4-79/85. При боковому односторонньому освітленні формується мінімальне значенні КПО в точці, розміщеній на відстані одного метра від стіни, найбільш віддаленій від світлових прорізів на перетині характерного розрізу площини приміщення і робочої поверхні. Характерний розріз приміщення - поперечний розріз по середині приміщення, площина якого перпендикулярна площині столових пройм. Умовна робоча поверхня - горизонтальна, розташована на висоті 0.8 м від полу.

Знаходимо номер світлового клімату. Для Києва номер світлового клімату - IV. На основі СНиП ІІ-4-79, знаходимо коефіцієнт природного освітлення (КПО = 2), для роботи високої точності (розряд зорової роботи ІІІ (б)).

Для будинків міста Києва (IV пояс світлового клімату) нормоване значення КПО знаходимо за формулою:

Джерело безперебійного живлення ,

де: еІІІ - КПО для ІІІ світлового клімату;

m - коефіцієнт світлового клімату, m = 0.9;

с - коефіцієнт сонячності клімату, с = 0.75, для світлових прорізів у зовнішніх стінах будинку, орієнтованих по сторонах горизонту 136 ° ... 225 °.

Джерело безперебійного живлення

Фактичне значення КПО розраховується за формулою:

Джерело безперебійного живлення

де: Es  - геометричний КПО в розрахунковій точці при боковому освітленні, враховуючий пряме світло неба, який знаходимо за формулою;

g - коефіцієнт, який враховує нерівномірність яскравості сонячного неба g = 0.75 для умовної висоти світлового прорізу над робочою поверхнею 20 °.

R - коефіцієнт, який враховує відносну яскравість навпроти стоячого будинку.

r1 - коефіцієнт, що враховує збільшення КПО при бічному освітленні завдяки світлу, відбитому від поверхні приміщення та слою, прилеглому до будинку, враховуючи відношення глибини приміщення до висоти верха вікна до рівня робочої поверхні, відношення відстані розрахованої точки від зовнішньої стіни до глибини приміщення В , коефіцієнті відбиття поверхні приміщення rср;

t0 - загальний коефіцієнт пропускання світла, який розраховується за формулою;

k3 - коефіцієнт запасу, k3 = 1.3.

Езд - геометричний КПО в розрахунковій точці при бічному освітленні, враховує відбите світло, відбите від бічної будівлі, знаходиться по формулі.

Знайдемо геометричний КПО в розрахунковій точці при бічному освітленні:

Джерело безперебійного живлення

де: n1 - кількість променів проходять від неба через світлові прорізи в розрахункову точку при поперечному розрізі приміщення (n1 = 8);

n2 - кількість променів проходять від неба через світлові прорізи в розрахункову точку на плані приміщення (n2 = 30).

Джерело безперебійного живлення

Знаходимо індекси будівлі в плані розрізу:

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

де: ln - довжина протилежного будинку, ln = 100 м;

Н - висота протилежного будинку, Н = 20 м;

l - відстань від розрахованої точки в приміщенні до зовнішньої поверхні стіни будинку, l = 95 м;

р - відстань між будинками, р = 50 м;

а - ширина вікна на плані, а = 3 м;

h - висота верхньої межі вікна над підлогою, h = 4 м.

Обробний матеріал фасаду протилежного будинку - бетон.

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Знаходимо по розрахованим значенням z1 і z2, R - коефіцієнт, який враховує відносну яскравість протилежного будинку:

R = 0.22

Розрахуємо коефіцієнт відбиття поверхні приміщення: Джерело безперебійного живлення

де: р1, р2, р3 - коефіцієнти відбиття стелі, стін, підлоги.

Відповідно (р1 = 0.7, р2 0.5 =, р3 = 0.1);

S1, S2, S3 - площа стелі, стін, підлоги (S1 = 110 м2, S2 = 210 м2, S3 = 110 м2)

Джерело безперебійного живлення .

Знаходимо r1, з огляду на, що:

Джерело безперебійного живлення ; Джерело безперебійного живлення ; Джерело безперебійного живлення ; РСР = 0.46;

r1 = 5.4;

Знаходимо загальний коефіцієнт світлопропускання:

Джерело безперебійного живлення

де: τ1 - коефіцієнт світлопропускання матеріалу скління, для скла віконного листового подвійного τ 1 = 0.8;

τ 2 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в дерев'яних перегородках. τ 2 = 0.7;

τ 3 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в несучих конструкціях при бічному освітленні, τ 3 = 1;

τ 4 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в сонцезахисних пристроях. Залежить від типу пристрою, виду виробів та матеріалів для захисних козирків, τ 4 = 0.9;

τ 5 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в захисній стінці при бічному освітленні, τ 5 = 1.

Джерело безперебійного живлення

Знаходимо геометричний КПО в розрахунковій точці при бічному освітленні, враховуючий світло, відбитий від сусідньої будівлі, по формулі:

Джерело безперебійного живлення

Значення Джерело безперебійного живлення та Джерело безперебійного живлення , Джерело безперебійного живлення та Джерело безперебійного живлення ( Джерело безперебійного живлення = 5; Джерело безперебійного живлення = 22)

Джерело безперебійного живлення

Знаходимо фактичне КПО по формулі (8.3.1)

Джерело безперебійного живлення

Розраховане значення КПО більше нормованого - зорові роботи при природному освітленні відповідають нормативним вимогам.

3.4. Розрахунок штучного освітлення.

Зробимо розрахунок штучного освітлення. Вихідні дані для розрахунку:

лампа денного освітлення ЛБ - 65;

світловий потік ФЛ = 465 ЛК;

тип освітлювача ЛПО - 02 (дві лампи по 65 Вт);

кількість світильників N = 12;

висота підвісу h = 3,3 м (з урахуванням висоти столів).

Висвітлення знаходиться за формулою:

Джерело безперебійного живлення

де:

n - кількість ламп в світильнику;

m - коефіцієнт, що враховує збільшення освітлення за рахунок відбиття впливу віддалених світильників, m = 1.2;

m - кількість рядів світильників, m = 6;

Еі - відносна освітленість в розрахунковій площі, від і-го напівряду світильників (ЛК), розраховується за формулою;

Фі - коефіцієнт переходу від горизонтального освітлення до нахиленого, так як столи горизонтальні, то Ф = 1 для всіх Е;

k3 - коефіцієнт запасу, враховує запиленість, k3 = 1.5;

Ір - довга ряду, Ір = 8.4 м;

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення - Допоміжна функція, значення якої знаходиться в залежності від відносних координат Джерело безперебійного живлення та Джерело безперебійного живлення ;

Джерело безперебійного живлення - Сила світла в напрямку до розрахункової точки, знаходиться в залежності від кута Джерело безперебійного живлення , Який знаходять для відповідних значень Джерело безперебійного живлення і по умовної групи світильників.

Знайдемо відповідні значення Е:

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Джерело безперебійного живлення

Знаходимо освітленість Е за формулою:

Джерело безперебійного живлення

Норма освітлення для даного виду робіт (розряд роботи IІІ (б), робота високої точності) дорівнює 300 ЛК. Таким чином, загальне освітлення задовольняє вимогам СНиП II-4-79.

3.5. Оцінка санітарних норм умов праці при пайці.

У даній роботі будемо розглядати процес пайки на етапі конструкторської розробки (ДКР). При цьому використовується ручна пайка, виконувана електричним паяльником безперервної дії потужністю 20 ... 40Вт. При цьому питоме утворення аерозолю свинцю становить 0,02 ... 0,04 мг/100 пайок.

Відповідно складального креслення в якості припою використовується олов'яно-свинцевий припій марки ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Флюс використовується без - КЕ ГОСТ 1797-64. Для видалення залишків флюсу застосовується етиловий спирт. До складу припою входить олово (Sn) в кількості 60-62% і свинець (Рb) у кількості 38-40%.

Флюс складається із соснової каніфолі (С2Н3ООН2) у кількості 15-28%, і етилового спирту (С2Н5ОН) у кількості 72-85%.

Свинець є надзвичайно небезпечною речовиною (клас 1), відповідно до ГОСТ 12.1.005-88. ГДК в повітрі робочої зони 0,01 мг / м 3. Олово є речовиною помірковано небезпечною (клас 3). ГДК в повітрі робочої зони 10мг/м3. Спирт етиловий є малонебезпечних речовиною (клас 4). ГДК в повітрі робочої зони 1000мг / м3 ..

Визначимо концентрацію аерозолю свинцю:

C = 0,6 × A × B × t × N / V,

де:

A-питоме утворення аерозолю свинцю;

B - кількість пайок у хвилину;

N - кількість робочих місць;

V - об'єм приміщення, м3;

t - тривалість зборки виробу, год.

У нашому випадку:

A = 0,04 мг / 100 пайок,

B = 5, t = 1,2 години, N = 2, V = 50,44 м.

Тоді:

З = 0,6 × 0,04 × 5 × 1,2 × 2 / 50,44 = 0,005709 мг / м.

Отже, за даних умов технологічного процесу концентрація аерозолю свинцю в повітрі робочої зони не буде перевищувати гранично припустиму концентрацію 0,01 мг / м. Так, як пари свинцю не перевищують ГДК, то немає необхідності у вентиляції.

3.6. Електробезпека.

В приміщення лабораторії не жарко, сухо, і відповідно до ОНТП24-86 і ПУЕ-87 вона відноситься до класу приміщень без підвищеної небезпеки поразки персоналу електричним струмом, оскільки відносна вологість повітря не перевищує 75%, температура не більше 35 0С, відсутні хімічно агресивні середовища .

Живлення електроприладів усередині приміщення здійснюється від трифазної мережі із заземленням, напругою 220 В і частотою 50 Гц із використанням автоматів токового захисту. У приміщенні застосована схема заземлення.

В аналізованому приміщенні використовуються наступні типи електроустаткування:

- ПК Prime Medio 1980 - 1 шт.;

- Монітор Samsung 730BF (ВДТ) 220В - 1 шт.;

- Системний блок 220 В - 1 шт.

Передбачене захисне відключення напруги живлення мережі при аварійному режимі роботи обладнання.

У розглянутому приміщенні електропроводка схована, проведена в прорізах під штукатуркою на висоті 2 м. Силові провідники, які з'єднують між собою ПК із системним блоком і принтером мають подвійну ізоляцію. Штепсельні розетки встановлені на висоті одного метра від підлоги. Вимикачі на стінах розташовані на висоті 1,75 метра від підлоги з боку ручки для відкривання дверей. Корпус дисплея, клавіатури, принтера виготовлений зі спеціального матеріалу - ударостійкого пластику, що робить поразку електричним струмом людини, при дотику до них практично неможливим. Тобто, спеціальних заходів для електробезпечності застосовувати не потрібно.

Корпус системного блоку виготовлений з металевих деталей. Відповідно виникає небезпека поразки людини електричним струмом через порушення ізоляції і переходу напруги зі струмоведучих частин. У зв'язку з цим, корпус системного блоку, необхідно навмисно з'єднати з нульовим дротом. У приміщенні застосована схема занулення, де rз (робоче заземлення) обрано з урахуванням використання природних заземлювачів і повторного заземлення нульового провідника rn = 4 Ом, r0 = 1,0 Ом.

Ураження людини електричним струмом може відбутися у випадку:

1. Торкання до відкритих струмоведучих частин;

2. У результаті струмопровідних елементів обладнання, які опинилися під напругою в результаті порушення ізоляції або з інших причин.

Виконаємо електричний розрахунок на перевірку здатності захисних автоматів. При розрахунку струму однофазного короткого замикання скористаємося формулою:

Iкз = Uф / (rn + Zт / 3),

Де rn - сума активних опорів фазного і нульового проводу,

rn = rф + r0;

Zт / 3 - розрахунковий опір трансформатора;

У даному випадку Uф = 220В, rф = 0,8 Ом, r0 = 1,0 Ом. , Zт / 3 = 0,12 Ом.

Ікз = 220 / ((0,8 + 1,0) +0,12) = 121,6 А

Визначимо значення Iср з розрахунку на те, що автоматичний вимикач використовується як струмовий захист.

Ікз> 1.4 × Іср

Отримуємо Iср <86,8 А.

Заземлення зроблено за допомогою гнучкого сплетеного мідного проводу діаметром порядку 1,5 мм2.

Для зменшення значень напруг дотику і відповідних їм величин струмів, при нормальному й аварійному режимах роботи устаткування необхідно виконати повторне захисне заземлення нульового проводу. Відповідно до ГОСТ-12.2.007.0-75 все устаткування (крім ЕОМ - II клас) відноситься до I класу, воно має робочу ізоляцію відповідно до вимог ГОСТ 12.1.009-76. Підключення устаткування виконане відповідно до вимог ПБЕ та ПУЕ. Додаткові заходи з електробезпеки не потрібні.

3.7. Пожежна безпека приміщення.

Робоче приміщення відповідно до ПБЕ та ОНТП 24 -86 по вибухово безпеки можна віднести до категорії "В".

Згідно з ПУЕ клас робочої зони приміщення по пожежній небезпеці П-II а.

Тому, що в розглянутому приміщенні знаходиться ПЕОМ, те пожежа може привести до великих матеріальних втрат. Отже, проведення робіт зі створення умов, при яких імовірність виникнення пожежі зменшується, здобуває ще більш важливе значення.

Можливими причинами виникнення пожежі в даному приміщенні:

Коротке замикання проводки;

Використання побутових електроприладів.

Недотримання умов протипожежної безпеки.

У зв'язку з цим, відповідно до ПУЕ необхідно передбачити наступні заходи з пожежної безпеки:

- Ретельна ізоляція всіх струмоведучих провідників до робочих місць; періодичний огляд і перевірка ізоляції;

- Суворе дотримання норм протипожежної безпеки на робочому місці.

Були дотримані всі вимоги СНиП 2.01.02-85 і СНиП 2.09.02-85по вогнестійкості будинків, часу евакуації на випадок пожежі, ширині евакуаційних проходів і виходів із приміщень назовні.

Приміщення обладнане двома пожежними датчиками типу ДТЛ, сигнал від яких надходить на станцію пожежної сигналізації (площа, що захищається, 2 Ч 15 = 30м2).

Відстань між датчиками складає 4 м відповідно до ГОСТ 12.4.009-75 та ДБН.

Така кількість датчиків відповідає нормам розміщення згідно ДБН, тому що площа, яка захищається датчиком ДТЛ складає 15 м2, два датчика захищають площу приміщення 30м2, а площа приміщення лабораторії складає 19,4 м2.

Приміщення обладнане наступними елементами пожежогасіння:

- Вогнегасник ОУБ-3 1 шт.;

- Вогнегасник ОП-1 "Момент" 1 шт.

Така кількість вогнегасників відповідає вимогам ISO3941-77, якими передбачене обов'язкова наявність двох вогнегасників на 100м2 площі для приміщень типу конструкторських бюро. Вибір речовини грунтується на тому, що пожежа, яка може виникнути в приміщенні лабораторії, відноситься до категорії В, тому що палаючими об'єктами виявляться електроустановки, що знаходяться під напругою. Вогнегасний склад на основі галоїдних вуглеводнів (бромистий етил 70%, вуглекислота 30%) застосовується у вогнегасниках ОУБ-3, у вогнегасниках ОП-1 "Момент" використовується порошкові склади, у котрі входять кальцинована сода, стеаринова кислота, графіт і ін

Наявність первинних засобів пожежегасіння і вогнегасників, їхня кількість і зміст відповідає вимогам ГОСТ 12.4.009-75 і ISO3941-77.

У приміщенні виконуються усі вимоги з пожежної безпеки відповідно до вимог НАПБ А.0.001-95 "Правила пожежної безпеки в Україні".

У приміщенні також мається план евакуації на випадок виникнення пожежі. Час евакуації відповідає вимозі СНиП 2.01.02-85О, а максимальне видалення робочих місць від евакуаційних виходів відповідає СНиП 2.09.02-85.

Висновки

У ході виконання дипломного проекту був розроблений джерело живлення безперебійного, що має цифрове керування й призначений для захисту різного роду електронної апаратури від проблем, які можуть виникнути в мережі живлення.

Провівши аналіз існуючих на сьогоднішній день схем побудови таких систем, була визначена й обгрунтована структурна схема, а саме пристрій має структуру побудови по типі Line-interractive, що дозволяє повністю визначити вимоги до розв'язуваних пристроєм, а також визначені технічні вимоги.

Електричний розрахунок дозволяє визначити вимоги до силових елементів схеми електричної принципової, зокрема до силових ключів, діодів та ін. Також в процесі виконання дипломної роботи були досягнуті відповідні технічні показники, які задовольняють вимоги технічного завдання. А також забезпечено належний рівень якості виробу, який відповідає загальноприйнятим стандартам.

В економічній частині дипломного проекту проведено розрахунок економічних показників, визначено собівартість та ціну пристрою, проведено оцінку рівня якості, прогнозоване рівень збуту.

Ця дипломна робота містить інформацію про умови, які повинні бути забезпечені на підприємстві для нормальної праці робітників та забезпечення належного стану їх здоров'я.

Список літератури

В.Г. Костіков, Є.М. Парфьонов, В.А. Шахно «Джерела електроживлення електронних засобів» Москва, Гаряча лінія - Телекому 2001р.

Гребньов В.В. Мікроконтролери сімейства AVR фірми Atmel.-М.: ІП РадіоСофт, 2002 - 176 с.: Іл.

ДСТУ 3169 - 95 (ГОСТ 23585-79) - Монтаж електричної радiоелектронної апаратури та приладів.

ДСТУ 3413-96 - Вимоги до електричних побутових мереж.

www.fairchild.com K. Zeeman and V. Wadoock "Calculation PWM supply", 2004.

Фрунзе А.В. Мікроконтролери? Це ж просто! Т.1. - М.: ТОВ "ВД СКІМ", 2002. - 336 с., Илл.

Методичні вказівки до дипломного проекту для студентів спеціальності "Радіотехніка" / В.О. Дмитрук, В.В. Лисак, С. М. Савченко, В.І. Правда. - К.: КПІ, 1993. - 20 с.

Костіков В.Г., Парфьонов Є.М., Шахно В.А. Джерела електроживлення електронних засобів. Схемотехніка та конструювання: Підручник для вузів. - 2-е вид. - М.: Гаряча лінія - Телеком, 2001. - 344 с.: Іл.

Перельман Б.Л. Напівпровідникові прилади. Довідник - "Солон", "Мікротех", 1996 р. -176 с.: Іл.

Конструювання РЕА. Оцінка та забезпечення теплових режимів. Учеб. посібник / В. І. Довнич, Ю. Ф. Зіньковській. - К.: УМК ВО, 1990. -240 С.

ГОСТ 27.003-90 - Надійність в техніці. Склад і загальні правила завдання вимог по надійності.

Семенов Б.Ю. Силова електроніка для аматорів і професіоналів. М.: Солон-Р, 2001. - 334 с.: Іл.

ГОСТ 12.2.007.0-75 Вироби електротехнічні. Загальні вимоги безпеки.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Диплом
433.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Джерело безперебійного живлення потужністю 600 Вт
Призначення джерел безперебійного живлення
Сонце не тільки джерело світла і тепла але і первинне джерело багать
Сонце не тільки джерело світла і тепла але і первинне джерело багатьох інших видів енергії
Сонце не тільки джерело світла і тепла але і первинне джерело багатьох інших видів енергії
Ярлики ханів Золотої Орди як джерело права і як джерело з історії права
Живлення рослин
Живлення рослин
Живлення рослин 3
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru