зміст

Вступ

Курс «електропреобразовательних устрою РЕМ» є однією з перших інженерних дисциплін спеціальності «Радіотехніка», які забезпечують підготовку радіоінженера в області силових радіоелектронних пристроїв, що входять в комплекс радіоелектронних засобів (РЕЗ) різного призначення.

Особливістю курсу є те, що радиоинженеру незалежно від його вузької спеціалізації доводиться не тільки вибирати, але і проектувати силові устрою РЕМ, такі, як стабілізуючі джерела вторинного електроживлення (ІВЕП) і їх функціональні ланки (стабілізатори напруги і струму, перетворювачі напруги і т. Д .).

Вивчення цих загальних для РЕМ різноманітних пристроїв, які не пов'язані з формуванням, посиленням і обробкою коливань радіочастоти, а служать для забезпечення працездатності функціональних ланок системи, вирішальних радіотехнічні завдання, і становить зміст курсу «електропреобразовательних устрою РЕМ».

Коло електричних перетворювачів, використовуваних в радіоелектроніці, досить широкий. Так, електричний випрямляч застосовується для перетворення енергії змінного електричного струму, споживаної від мережі, в енергію постійного електричного струму, що вимагається для харчування РЕМ. Перетворювачі енергії постійного електричного струму в енергію змінного струму називають інверторами. Пристрої, що живляться від мережі постійного струму і створюють на своєму виході також постійний струм, але з іншою напругою, називають перетворювачами напруги (конвертерами). На змінному струмі аналогічне завдання вирішують за допомогою трансформаторів.

Коли необхідно підтримання сталості вихідної напруги (струму), застосовують стабілізатори напруги (струму). Використовують як стабілізатори постійної напруги (струму), так і стабілізатори змінної напруги (струму).

Перетворювачами електричної енергії в механічну є електричні двигуни, які в радіотехніці дозволяють здійснити переміщення антен, а також настроювання вузлів РЕЗ та ін. Зворотне перетворення механічної енергії в електричну відбувається в електричних генераторах, які в деяких радіоелектронних системах є первинними джерелами електричної енергії для електроживлення входять до дану систему засобів.

Характеристики електропреобразовательних пристроїв відображаються на характеристиках самих РЕМ. Перш за все, це відноситься до габаритними показниками (часто ІВЕП складають до 60% маси і об'єму апаратури), а також до надійності функціонування. Несправності або неправильна робота джерела приводять до повної відмови в роботі РЕЗ. Саме з цих причин проектування джерел вторинного електроживлення проводять радіоінженери.

Важливими є також і питання електромагнітної сумісності електропреобразовательних пристроїв з РЕЗ як тієї системи, в якій вони використовуються, так і з РЕЗ інших систем, що працюють одночасно з першою.

Метою цього курсу є ознайомлення студентів з принципами побудови ефективних перетворювальних пристроїв і методами проектування їх основних вузлів з урахуванням конкретних вимог до РЕЗ.

Кількісний ріст різних радіоелектронних пристроїв і пристроїв зв'язку, все більш широко застосовуються в різних галузях народного господарства, пов'язаний зі збільшенням споживаної сумарної потужності джерел електроживлення. Розробка і створення раціональних джерел електроживлення стає актуальною проблемою.

Розгляд починається з електричних машин і трансформаторів, так як вони широко застосовуються в апаратурі підприємств зв'язку.

У розділах, присвячених джерелам вторинного електроживлення, розглянута їхньої роботи, дано структурні схеми, а також розрахункові співвідношення для окремих функціональних вузлів. Детально розібрані проблеми проектування джерел вторинного електроживлення і наведені розрахунки випрямлячів (на емкостную і індуктивне навантаження), стабілізаторів параметричного і компенсаційного типів на напівпровідникових приладах.

У розділі по електрохімічним джерел живлення розглянуті принципи дії гальванічних елементів і акумуляторів.Для перетворювачів енергії наведені технічні дані. Опис організації електропостачання та особливостей розподілу енергії, передавальних і приймальних радіоцентрів, а також обладнання підстанцій включає необхідний ілюстративний матеріал.

Захист джерел вторинного електроживлення в даний час набуває важливу роль через використання в них напівпровідникових приладів, дуже чутливих до перевантажень. Тому велику увагу приділено способам і схемами захисту джерел вторинного електроживлення.

1. Пристрої електроживлення АТС.

1.1. Електричні машини постійного струму.

Електричні машини, використовувані в техніці зв'язку, при всій їх різноманітності поділяються на дві групи:

1) генератори - електричні машини, за допомогою яких виробляється електрична енергія;

2) двигуни - електричні машини, за допомогою яких електрична енергія перетворюється в механічну.

Принцип дії електричного генератора заснований на законі електромагнітної індукції, який формулюється так: «При кожній зміні магнітного потоку, що пронизує проводить контур, в цьому контурі наводиться електрорушійна сила (ЕРС)». Використання цієї ЕРС дозволяє перетворювати механічну енергію в електричну.

Якщо магнітний потік перетинає провідник, по якому тече електричний струм, то на цей провідник буде діяти механічна сила, це дозволяє перетворювати електричну енергію в механічну. Електрична машина, що працює на цьому принципі, є двигуном.

По виду споживаної чи вироблюваної електричної енергії електричні машини підрозділяються на машини постійного і змінного струму.

1.2. Електричні машини змінного струму.

Електричні машини змінного струму поділяються на синхронні і асинхронні. У синхронних машин частота обертання ротора визначається виразом:

n = , Т. Е. Число оборотів в хвилину п і частота f в герцах наводимой ЕРС пов'язані між собою прямо пропорційною залежністю (частота обертання ротора і частота наводимой ЕРС синхронні); р - число пар полюсів машини. Синхронні машини найбільш часто використовуються в якості генераторів. Синхронні двигуни менш поширені, і їх використовують там, де потрібно сталість частоти обертання при зміні навантаження, а також в якості компенсаторів для підвищення коефіцієнта потужності електричних систем.

У асинхронних машин немає синхронності між частотою обертання ротора і частотою обертання магнітного поля. Асинхронні машини частіше використовують в якості двигунів.

1.3. Трансформатори.

Трансформатором називається статичне електромагнітне пристрій, за допомогою якого відбувається перетворення змінної напруги одних параметрів в змінну напругу інших параметрів. У загальному випадку трансформатором перетворюється як величина напруги, але і його форма, частота і т. Д. Але найбільше застосування знаходять трансформатори, в яких змінна напруга перетворюється за величиною в напругу, необхідне для харчування тієї чи іншої установки. Ці трансформатори називаються трансформаторами харчування (силовими трансформаторами). Крім трансформаторів харчування існують спеціальні трансформатори - автотрансформатори, вимірювальні трансформатори, пік-трансформатори та ін. В цьому розділі розглядаються лише трансформатори живлення пристроїв зв'язку та радіотехнічних пристроїв.

Трансформатори можна класифікувати за різними ознаками. Розрізняють їх по потужності: малопотужні (десятки вольт-ампер), середньої (сотні вольт-ампер), і великої потужності (до декількох тисяч кіловольт-ампер); по конструкції: броньові, стрижневі, бронестержневие, тороїдальні; по числу фаз: однофазні, багатофазні; по виду охолодження: з природним, повітряним і з масляним охолодженням.

Трансформатори, що живляться від однофазної мережі змінного струму, називаються однофазними, від трифазної - трифазними.

Як правило, при харчуванні малопотужних споживачів застосовуються однофазні трансформатори харчування, а в потужних живлять установках застосовуються трифазні або багатофазні трансформатори.

1.4. Джерела вторинного електроживлення.

Джерела електроживлення поділяються на первинні та джерела вторинного електроживлення (ІВЕ). До первинних належать безпосередні перетворювачі різних видів енергії в електричну, а до джерел вторинного електроживлення - перетворювачі електричної енергії одного виду в електричну енергію іншого виду.

В якості первинних джерел застосовуються: енергосистема з тим чи іншим номінальним напругою (мережа змінного або постійного струму), хімічні джерела струму (гальванічні елементи, батареї), термо- і фотоелектричні, акустичні, паливні, біологічні, атомні, механічні перетворювачі енергії в електричну.

Найбільше застосування з первинних джерел електроенергії має мережу змінного струму, а з джерел вторинного електроживлення - випрямлячі, стабілізатори та перетворювачі.

За допомогою випрямляча енергія змінного струму перетворюється в енергію постійного струму. З огляду на розмаїття радіоелектронної апаратури схемні і конструктивні рішення випрямлячів різні. Випрямлячі можуть бути виконані у вигляді окремого блоку, стійки або можуть входити в загальну конструкцію виробу (підсилювача, приймача і т. Д.).

Основне призначення стабілізатора - підтримувати постійним вихідна напруга або струм в навантаженні. Стабілізатор з випрямлячем утворює стабілізований джерело вторинного живлення. Перетворювачі, застосовувані в джерелах живлення, служать в основному для перетворення напруги постійного струму в напругу змінного струму або напругу постійного струму іншого номіналу.

1.5. Електричні вентилі та їх параметри.

Як вище зазначалося, для перетворення змінного струму в постійний необхідний прилад з односторонньою (вентильної) електричну провідність. Такі прилади називаються вентилями. Залежно від принципу дії вентилі можна поділити на механічні та електричні. Механічні вентилі в радіоапаратурі практично не застосовуються в силу притаманних їм недоліків: громіздкість конструкції, наявність контактів, робота яких викликає значні електричні перешкоди як в ланцюгах харчування, так в ланцюгах радіоапаратури, відносно мала надійність.

Для харчування радіопристроїв застосовуються електричні вентилі. За характером провідності і способу впливу на пропускається струм електричні вентилі діляться на електровакуумні (кенотронні, іонні або газорозрядні) і напівпровідникові, керовані і некеровані.

Мал. 1.1. Вольтамперная характеристика ідеального вентиля (а), реального (б).

Основні властивості будь-якого вентиля характеризуються за допомогою вольтамперной характеристики, що є залежність струму від напруги, прикладеного до вентиля I = f (U). На рис. 1.1, а зображена вольтамперная характеристика ідеального вентиля. З цієї характеристики видно, що при як завгодно малому доданому напрузі U _пр струм через ідеальний вентиль тече тільки в одному напрямку. Це пояснюється тим, що опір ідеального вентиля в прямому напрямку дорівнюватиме R _{i пр} = 0. При будь-яких зворотних напругах U _{про р} вентиль має опір R _{i обр} = μ.

Реальний вентиль має вольтамперних характеристику, показану на рис. 1.1, б, з якої видно, що при зворотних напругах, близьких до пробивному U _проб. струм через вентиль у зворотному напрямку може бути значним, а опір в прямому напрямку не дорівнює нулю.

1.6. Акумулятори

В акумуляторах відбувається перетворення електричної енергії в хімічну, а потім - хімічної в електричну. Акумулятори не виробляють електричну енергію, вони її лише накопичують при заряді і витрачають на підключене навантаження при розряді. Процес віддачі накопиченої енергії грунтується на обміні електронів між електродами при активній участі електроліту. У електроживленні пристроїв зв'язку знаходять застосування кислотні та лужні акумулятори.

1.7. Випрямлячі та фільтри.

Електричний випрямляч широко застосовують як найбільш універсальний перетворювач змінного струму в постійний.

Випрямлення в електричному випрямлячі досягається внаслідок включення до його складу електричного вентиля, який пропускає струм переважно в одному напрямку, (рис. 1.2, а).

При розгляді процесів випрямлення характеристику вентиля ідеалізують, представляючи її (рис. 1.2, б) лінійної ламаної кривої 1 (ідеальний вентиль), 2 (ідеалізований вентиль з втратами) або 3 (ідеалізований вентиль з втратами і порогом випрямлення).

Як вентилів нині застосовують в основному напівпровідникові діоди. Поріг випрямлення кремнієвих діодів лежить в межах 0,4-0,8 В, а германієвих 0,15-0,2 В. Для низьковольтних випрямлячів (випрямлена напруга менше 10 В) поріг випрямлення кремнієвих вентилів становить помітну частину вихідної напруги; його слід враховувати при розрахунках, вибираючи в якості розрахункової модель вентиля з порогом випрямлення. Для випрямлячів з вихідним напругою понад 10 В можна проводити розрахунок і на основі моделі вентиля без порога випрямлення.

Кут нахилу спрямленной характеристики вентиля з втратами визначає внутрішній опір вентиля r _ст.

Значення опорів r _в, застосовуваних в даний час вентилів, складають від десятків (слабкострумові діоди) до часткою Ом (сільноточние діоди).

Прямий струм вентиля обмежений його розігрівом через втрат електричної потужності, пропорційних падіння напруги на вентилі. При зворотній напрузі вентиль пропускає хоча і малий, але відмінний від нуля зворотний струм. Цим струмом, як правило, нехтують.

Слід зазначити, що малий зворотний струм відповідає зворотному напрузі, не переважаючому деякого значення. За цією межею зворотний струм різко зростає і вентиль пробивається. Ця обставина обмежує значення зворотної напруги, яке може бути докладено до вентиля.

Схема найпростішого електричного випрямляча (рис. 1.3) містить трансформатор, вентилі і навантаження.

Трансформатор необхідний для перетворення напруги мережі в напругу, зручне для подальшого випрямлення і гальванічної розв'язки навантаження випрямляча від мережі.

У загальному випадку трансформатор має m1 обмоток (фаз) в первинному ланцюзі і m фаз у вторинному ланцюзі.

У наведеній схемі як первинні, так і вторинні обмотки з'єднані зіркою. У переважній більшості схем вторинні обмотки саме так і з'єднують. Що ж стосується первинних обмоток, то вони можуть з'єднуватися і в багатокутник.

Мал. 1.2. Вольт-амперна характеристика вентиля.

Мал. 1.3. Вентиль.

Наприкінці кожної з вторинних обмоток приєднаний анод вентиля.Катоди всіх вентилів під'єднані до збірної шині, яка і є одним (в даному випадку позитивним) висновком випрямляча. Другий висновок випрямляча (негативний) беруть від середньої точки зірки вторинних обмоток трансформатора. До цих висновків і підключають навантаження випрямляча.

Через нелінійності характеристик вентилів струм в кожній з вторинних обмоток може проходити тільки в одну сторону. Через навантаження проходить сумарний струм всіх фаз (вентилів) вторинної обмотки, що має значну постійну складову (випрямлений струм).

Якщо змінити полярність включення всіх вентилів на зворотну, т. Е. Під'єднати їх катодами до кінців вторинних обмоток, а анодами до збірної шині, то випрямлена напруга змінить свою полярність.

Для зменшення змінних складових в вихідному напрузі між навантаженням і випрямлячем включають фільтр, званий сглаживающим. Необхідність в фільтрі викликана тим, що миттєва потужність змінного струму пульсує в часі, а миттєва потужність постійного струму незмінна. Отже, для отримання на виході постійного струму в випрямлячі повинен бути елемент, запасающий надлишок (по відношенню до середнього значення) потужності в ті моменти, коли потужність змінного струму близька до максимуму, і який цей запас на додачу в моменти, відповідні мінімуму миттєвої потужності змінного струму.

Накопичення (запасання) потужності можна здійснити лише в реактивних елементах (котушках індуктивності або конденсаторах), тому фільтр повинен містити в своєму складі хоча б один такий елемент.

Мал. 1.4 Схеми випрямлячів, що містять один накопичувальний елемент.

З двох схем випрямлячів, що містять один накопичувальний елемент (рис. 1.4, а, б), практичне застосування знаходить лише схема з конденсатором.

У схеми з дроселем можна отримати мале вихідний опір для змінних складових струму навантаження. Пов'язано це з тим, що індуктивність дроселя L, по якому проходить весь струм навантаження, для хорошого згладжування пульсацій повинна бути значною. А при великій індуктивності дроселя на ньому виникають великі падіння напруги при змінах струму навантаження.

З метою отримання малого вихідного опору фільтра для змінних складових струму навантаження його схему ускладнюють, включаючи другий реактивний елемент-конденсатор C (рис. 1.4, в).

Аналогічний фільтр для додаткового згладжування пульсацій (дросель L і конденсатор С) можна підключати і до випрямляча з ємнісним накопичувачем (рис. 1.4, б).

Його схема останньому випадку показано на рис. 1.4, р

Чим більше число фаз випрямленої змінної напруги, тим частіше і з меншою амплітудою пульсує миттєва потужність змінного струму. Тому в многофазном випрямлячі знижується як запасна в реактивностях фільтра потужність, так і час, на яке вона запасається, що. призводить до зменшення габаритів і маси накопичувальних елементів.

При збільшенні частоти змінної напруги скорочується час, на яке запасається енергія в фільтрі, що дозволяє знов-таки зменшити розміри і масу фільтра.

При великому числі фаз випрямляється напруги можна домогтися досить якісного випрямлення і без фільтра.

Включення того чи іншого фільтра на вихід випрямляча істотно позначається на процесах, що відбуваються в самій випрямної схемою (вентилях і трансформаторі). Це пояснюється тим, що ланцюга постійного і змінного струмів в електричному випрямлячі пов'язані через вентилі. Тому включення реактивного елемента в ланцюг постійного струму випрямляча позначається на значенні та формі струму в обмотках трансформатора, т. Е. В колі змінного струму.

Характер процесів у випрямлячі цікавить те реактивним елементом, який створює основний опір змінної складової випрямленого струму. Інші реактивні елементи фільтра не змінюють картини процесу, а позначаються лише на деяких його кількісні характеристики.

Саме тому практично однакові форма і значення струмів в обмотках трансформатора у схем, наведених на рис. 1.4, б, г, так як на конденсаторі С в останній схемою виходить вже випрямлена напруга (його ємність велика) і дросель L створює лише кілька більшу постійність струму розряду конденсатора С1. Тому конденсатор З 1 відносять до випрямляча, а дросель L, і конденсатор C2 розглядають як окремі фільтруючі ланки.

Всі схеми випрямлячів можна розбити на дві групи, що відрізняються один від одного характером реактивності першого елемента фільтра і, отже, формою струмів в обмотках трансформатора. Ці групи такі:

а) випрямляч, навантаження якого починається з індуктивного елемента (рис. 1.4, в);

Випрямлена напруга E ₀ - напруга на вихідних затискачах випрямляча - містить не тільки постійну складову E _0, але і ряд гармонік випрямляється змінної напруги (рис. 1.5), т. Е. Пульсує. Коефіцієнтом пульсацій називають ставлення пікового напруги змінної складової випрямленої напруги E _m до його постійної складової E _0:

k _п = E _m / E ₀ = (e _0max -e _0min) / (2E ₀₎ (1.1.)

Представивши випрямлена напруга поруч Фур'є, т. Е. Як сукупність постійної складової і ряду гармонік з амплітудами Е _mk, можна оцінити якість випрямлення по коефіцієнтам пульсацій кожної з гармонік:

k _{п r} = E _mk / E ₀ (1.2.)

Оцінка зручна в тому випадку, коли в результаті подальшої фільтрації випрямленої напруги більшість гармонік сильно послаблюється і навантаженні виявляються відмінними від нуля лише напруги одного чи двох гармонік.

До переваг електричного випрямляча відносяться: універсальність принципу перетворення, яка полягає в тому, що він придатний для отримання як високих, так і малих напруг і струмів; значний ККД перетворення; відносно невеликі габарити і маса; можливість випрямлення змінних струмів підвищеної частоти; відсутність рухомих частин і, отже, швидкозношуваних та вібруючих деталей, а також перемикаються контакти та переключенням іскріння і стирання контактів; малий рівень радіоперешкод; значний термін служби і висока надійність; відсутність при роботі шуму, виділення газів і диму; Не критично до умов експлуатації; відносно низька вартість.

Разом з тим електричному випрямителю властиві і недоліки:

чутливість до зміни значення і форми випрямляється напруги; необхідність фільтрації вихідної напруги; відносна складність захисних пристроїв.

Розгляд процесів в випрямних схемах, проведене далі, має на меті не всебічне опис цих процесів, а тільки отримання розрахункових співвідношень. Тому спочатку потрібно визначити мету електричного розрахунку, а потім, дотримуючись цієї мети, будувати розрахункові формули.

Випрямляч в основному збирають з готових виробів. Тільки трансформатор і дросель фільтра є покупними вузлами, що входять в випрямляч, а й їх виконують на типових сердечниках з використанням нормалізованих обмотувальних проводів.

Рис.1.5. Гармоніки випрямленої напруги.

При проектуванні випрямляча спочатку вибирають готові вироби (вентилі, конденсатори), а потім перевіряють їх режими роботи. Якщо електричний режим обраних виробів задовольняє паспортним даним і запаси по граничним показниками прийнятні, то вважають, що перший етап завершено успішно. Після цього визначають вихідні дані для розрахунку трансформаторів і дроселів і, провівши їх розрахунок, уточнюють показники режиму, отримані на першому етапі. На закінчення розраховують показники випрямного пристрою.

Якщо ж з яких-небудь причин електричні режими, оцінені на першому етапі, виявляються неприйнятними (перевантаження, великі запаси по граничним показниками), то підбирають інші вироби з більш підходящими параметрами і знову проводять розрахунок випрямляча.

Таким чином, розрахункові формули використовуються двічі: на першому етапі проектування - виборі готових виробів - як орієнтовні, а на другому етапі - розрахунку показників - як перевірочні. Ні в тому, ні в іншому випадку не потрібно високої точності розрахунку. Спочатку формули використовуються для прикидки, а потім для оцінки запасів по режимам. Тому в подальшому виводити будемо тільки ті формули, які визначають повіряти показники режимів. Вони повинні бути спрощеними, з точністю не нижче 10%, що задовольняє цілям перевірки.

Режим електричних вентилів характеризують середнім прямим випрямленою струмом, максимальними значеннями прямого струму і зворотної напруги. Крім цих величин для подальшого теплового розрахунку необхідно визначити і потужність, що виділяється у вигляді теплоти в вентилі, яка пропорційна діючому значенню струму, що проходить через вентиль.

Режим роботи електричних конденсаторів характеризують максимальним робочим постійною напругою, яке повинно бути (з певним запасом) нижче пробивного, і значенням змінної складової напруги, яка повинна бути менше допустимої для даного типу конденсатора.

Для розрахунку трансформатора і дроселя необхідно знати напруги на їх обмотках, діючі значення струмів в обмотках і постійний струм підмагнічування.

1.8. Перетворювачі постійного струму.

Якщо в якості первинних джерел живлення застосовуються акумулятори, гальванічні елементи, Термогенератор, атомні і сонячні батареї, т. Е. Джерела, найчастіше використовувані для харчування нестаціонарної апаратури, то виникає необхідність перетворення постійної напруги одного номіналу на уряд чи змінну напругу іншого номіналу. Ці напруги можна отримати кількох джерел постійної напруги або від одного джерела через гасять резистори і резистори-подільники. Неприйнятність цих способів очевидна через малого ККД, великих габаритів і маси. Ці причини викликали появу різноманітних перетворювачів постійного струму електромашинних (умформеров), вібраційних і напівпровідникових.

В даний час напівпровідникові перетворювачі практично витіснили електромашинні і вібраційні через своїх малих габаритів і маси, довгий час служби, високого ККД (до 85-90%), високої надійності, великий механічної міцності і ряду інших переваг.

До недоліків напівпровідникових перетворювачів слід віднести схильність до впливу температури навколишнього середовища.

1.9. Електрохімічні джерела струму

Гальванічні елементи є первинними хімічними джерелами, в яких хімічна енергія безпосередньо перетворюється в електричну. Їх робота заснована на використанні властивості позитивних іонів металів переходити в розчини кислот і лугів, які називаються електролітами.

Найбільш поширений електроліт в пасти. При зануренні в нього металу в результаті хімічної взаємодії атоми металу переходять в електроліт, втрачаючи частину своїх електронів. Тому на металевому електроді виникає надлишок електронів і щодо електроліту створюється різниця потенціалів, яка залежить від хімічної активності металу. Таким чином, якщо в електроліт помістити дві металеві пластини з різноманітною хімічної активністю, то між ними буде створюватися ЕРС, обумовлена ​​різницею потенціалів позитивного електрода і електроліту. Метал, менш активний хімічно, матиме більш високий потенціал щодо металу активнішого. Наприклад, якщо в електроліт помістити мідну і цинкову пластини, то позитивним електродом буде мідна пластина, а негативним-цинкова. Величина ЕРС залежить від матеріалу електродів і концентрації електроліту і не залежить від розмірів і конструкції електродів.

Застосування знаходять такі гальванічні елементи: 1) марганцево-цинкові (МЦ), малогабаритні, герметичні; 2) повітряно-марганцево-цинкові (ВМЦ); 3) окисно-ртутні, відмінні сталістю вихідного напруги в часі; 4) мідно-окисні з великим терміном служби (до двох десятків років); 5) ртутно-цинкові (РЦ) малих габаритів; 6) срібно-окисні і срібно-цинкові.

Найбільше застосування для харчування апаратури зв'язку знаходять сухі елементи типу МЦ і ВМЦ. Недоліком елементів типу ВМЦ є вузький температурний інтервал їх роботи і велика чутливість до перевантажень, хоча вони в порівнянні з елементами МЦ мають менші габарити при однаковій ємності.

1.10. Безпосередні перетворювачі енергії.

1.10.1. Термоелектричні генератори.

Принцип роботи таких генераторів заснований на явищі термоелектрики, сутність якого полягає в наступному. Якщо з'єднати (спаяти) кілька провідників з різних металів і підтримувати місця їх з'єднання при різних температурах T ₁ і T _2, то на вільних кінцях з'явиться термоелектрорушійна сила, величина якої складе Е = a (T ₁ -T _2), де a. - коефіцієнт, що залежить від матеріалу контактируемих провідників.

Освіта термо-ЕРС можна пояснити тим, що в місцях контактів провідників з різною температурою створюється різна концентрація електронів, що призводить до переміщення електронів із зони з підвищеною концентрацією електронів (гарячий спай) в зону з більш низькою концентрацією (холодний спай). Переміщення електронів з однієї зони в іншу, в свою чергу, призводить до появи різниці потенціалів. Одночасно з переміщенням електронів відбувається теплообмін між гарячим і холодним провідниками. Через високу теплопровідність металів і низького значення коефіцієнта до термо-ЕРС, що отримується при металевих провідниках, дуже мала.

Застосування напівпровідникових матеріалів з різною провідністю (типу р і п) дозволяє різко збільшити термо-ЕРС. Так, якщо у чистих металів коефіцієнт термо-ЕРС а. не перевищує 100 мкв на 1 ° С, то у напівпровідників він досягає 1000 мкВ / 1 ° С. Менша теплопровідність напівпровідників дозволяє отримати велику різницю T ₁ - T _2, що також збільшує термо-ЕРС і ККД генератора.

В даний час проводяться роботи по створенню термогенераторов, що використовують сонячну енергію, відпрацьовані гази автомобілів, тракторів, котелень, атомних реакторів і т. Д. Промисловістю випускаються термоелектрогенератори типу УГМ80М з вихідною потужністю до 100 Вт, типу УГМ200К і УГМ200Тмощностью до 200 Вт. Послідовно-паралельне включення термогенераторов УГМ80 дозволяє забезпечувати потужність споживача до 200 Вт, а включення УГМ200 - до 3 кВт. Зазначені термоелектрогенератори обладнані пристроєм токовой і теплового захисту.

2. Пристрій випрямний типу ВУТ70 / 600

Устройcтво випрямний тиристорне (надалі що називається ВУТ) з автоматичною стабілізацією випрямлених напруги і струму призначається для харчування апаратури зв'язку одночасно з автоматичним зарядом і підзарядом кислотних акумуляторних батарей, а також для живлення апаратури зв'язку без акумуляторних батарей в статичному режимі роботи.

Примітка. При статичному режимі роботи не допускається, стрибкоподібне зміна навантаження на ЕПУ більш ніж на 10% від встановленого значення, включення і відключення паралельно працюючих ВУТ, а також робота на імпульсну навантаження і навантаження, має негативне вхідний опір.

Пристрої розроблені наступних типів: ВУТ 31/60 і ВУТ 90/25 - з умовної потужністю 2 кВт, ВУТ 31/125 та ВУТ 67/60 - з умовної потужністю 4 кВт, ВУТ 31/250, ВУТ 67/125, ВУТ 152 / 50 і ВУТ 280/25 - з умовної потужністю 9 кВт, ВУТ 31/500 та ВУТ 67/250 - з умовної потужністю 16 кВт, ВУТ 70/600 - з умовної потужністю 40 кВт.

ВУТ з номінальним напругою 24В застосовуються для харчування апаратури лінійно-апаратних цехів (ЛАЦ) міжміських телефонних станцій (МТС) і обслуговуються підсилюючих пунктів (ОУП) ліній міжміського телефонно-телеграфного зв'язку, для харчування апаратури телеграфів і районних вузлів зв'язку (УКР). ВУТ з номінальним напругою 60 В застосовуються для харчування апаратури автоматичних телефонних станцій (АТС) міської телефонної мережі, апаратури, міжміського автоматики, харчування, апаратури телеграфів і РУС. ВУТ 152/50 застосовуються для харчування моторних ланцюгів. ВУТ 280/25. застосовуються для харчування резервних ланцюгів РРЛ станцій.

ВУТ призначаються для експлуатації в закритих опалювальних і вентильованих приміщеннях з температурою навколишнього повітря від +5 до + 40 ° С і відносною вологістю його до 80% (при + 25 ° С) при відсутності в навколишньому повітрі шкідливих домішок, що викликають корозію.

2.1. Технічні дані.

Основні електричні параметри ВУТ наведені в табл. 1.

Таблиця 1 Основні технічні параметри ВУТ.

Харчування ВУТ здійснюється від трифазної мережі змінного струму номінальною частотою 50 Гц і номінальною напругою 380 або 220 В для ВУТ з умовної потужністю 2, 4, 9 кВт і, тільки - 380В для ВУТ з умовної потужністю 16 і 40 кВт. При включенні в мережу з номінальною напругою 380 В до пристрою підключається «нульовий» провід мережі.

ВУТ виконують вимоги до них при відхиленнях частоти від 105 до 95% номінального значення і напруги мережі змінного струму від 112,5 до 85% номінального значення.

ВУТ працюють в двох режимах:

- в режимі стабілізації напруги;

- в режимі стабілізації струму.

РУТ забезпечують стабілізацію випрямленої напруги з точністю ± 1% від встановленого значення при одночасній зміні:

напруги і частоти мережі живлення в межах струму навантаження в межах від номінального до мінімального значень випрямленої струму, зазначених в табл. 1.

Стабілізовану напругу на виході ВУТ встановлюється в межах від мінімального до максимального значень, вказаних в табл.1, а для ВУТ 90/25 не більше від 56 до 76 В.

ВУТ забезпечують стабілізацію випрямленого струму з точністю 20% від номінального випрямленого струму при установці струму в межах від 30 до 100% номінального значення. Зазначена точність стабілізації зберігається при змінах випрямленої напруги в межах від мінімального до максимального значень, вказаних в табл. 1, відхиленнях напруги і частоти мережі живлення змінного струму в межах.

При заряді акумуляторної батареї вручну для пристроїв з номінальною напругою 60В (крім ВУТ 90/25) випрямлена напруга може бути підвищено до 74 В, для пристроїв з номінальною напругою 24В - до 36В, для ВУТ 152/50 - до 170-В, для ВУТ 28Е1 / 25- до 320В, при цьому випрямлений струм, встановлений на номінальне значення, може знижуватися до половини величини номінального струму.

Величина пульсації випрямленої напруги, виміряна на вихідних клемах ВУТ в будь-якому режимі роботи. (При роботі на активне навантаження), для ВУТ з номінальним напругою 24В не перевищує 10х10 в смузі частот від 300 Гц і вище і 0,1 В для частот до 300 Гц, а для ВУТ з номінальним напругою 60 В не перевищує 2-х 10 псофометрического, 0,015 У для частот від 300 Гц і вище і 0,25В для частот до 300Гц, для ВУТ 152/50 не перевищує 3 В, для ВУТ 280/25 перевищує 0,25 В для частот до 300Гц і 15 мВ для частот від 300 Гц і вище.

При номінальній напрузі мережі живлення і максимальної вихідної потужності коефіцієнти корисної дії і коефіцієнти потужності не менше величин, зазначених в табл. 2.

Таблиця 2 Таблиця коефіцієнтів ВУТ.

При скидах та набросах струму навантаження, рівних 10% від встановленого значення струму ВУТ, випрямлена напруга має залишатися в межах ± 6%, а для ВУТ 70/600 не більше 4 ± 6%, встановленої величини випрямленої напруги.

Система автоматики ВУТ забезпечує:

- включення в роботу при появі напруги мережі живлення, якщо ВУТ вимкнулося в результаті зникнення цієї напруги;

- обмеження вихідного струму в режимі стабілізації напруги до (105 + 10)% номінального значення при перевантаження ВУТ струмом обмеження і вище;

- зміна установки випрямленої напруги з (2,3-2,35) У на елемент акумуляторної батареї до 2,2 В на елемент;

- включення резервного ВУТ (у разі потреби) для заряду акумуляторної батареї;

- включення резервного ВУТ замість будь-якого робочого, якщо ВУТ вимкнулося, в результаті несправності.

Система захисту ВУТ забезпечує автоматичне вимикання ВУТ у разі:

- перегоряння сигнальних запобіжників;

- підвищення випрямленої напруги до (115 ± 5)% номінального значення, а для ВУТ 90/25 до- (115 ± 5)% від 76В; для 'ВУТ 152/50 і ВУТ 280/25 до (115 ± 5)% максимального значення;

- короткого замикання на виході ВУТ йди підвищення випрямленого струму до 300% і вище номінального значення без уповільнення;

- в режимі стабілізації напруги підвищення випрямленого струму до (220 ± 10)% номінального значення з уповільненням більш 10Омс;

- в режимі стабілізації струму підвищення випрямленого струму (120 ± 5)% номінального значення без уповільнення;

- зникнення випрямленої напруги;

- при нерівномірному розподілі струму між двома блоками тиристорів від 40 до 60 А тільки для ВУТ 70/600.

ВУТ розраховані на паралельну роботу на загальне навантаження в кількості чотирьох пристроїв.

У режимі стабілізації струму допускається робота п'яти пристроїв.

При цьому виконуються наступні вимоги:

- стабілізація випрямленої напруги зберігається з точністю ± 1%, при паралельній роботі понад дві ВУТ точність стабілізації може погіршуватися до ± 2%;

- струм навантаження між паралельно які працюють ВУТ межах зміни навантаження від 100 до (30-35)% номінального значення струму одного ВУТ розподіляється рівномірно з точністю 20% номінального значення струму одного ВУТ; при номінальному струмі навантаження, струм навантаження між паралельно працюючими ВУТ встановлюється з точністю 10% номінального значення;

- при підвищенні випрямленої напруги здійснюється селективне відключення тільки несправного ВУТ;

- ВУТ з номінальним напругою 60 В, ВУТ 152/50 і ВУТ 280/25, включаються і вимикаються на паралельну роботу автоматично в залежності від величини станційної навантаження;

- ВУТ з номінальним напругою 24В включаються на паралельну роботу вручну.

Допускається паралельна робота в режимі стабілізації напруги більш чотирьох пристроїв без рівномірного розподілу навантажень між ними при погіршенні ККД комплекту випрямних пристроїв.

У ВУТ передбачена місцева і дистанційна сигналізація. Залежно від виконуваних функцій ВУТ можна розділити на три основні частини:

- власне випрямляч або силову частину ВУТ;

- систему управління тиристорами;

- систему автоматики, захисту, сигналізації і паралельної роботи.

Рис.2.1. Пристрій випрямний типу ВУТ.

Пристрій випрямний ВУТ 70600 (і надалі що називається ВУТ) виконано по принциповій електричній схемі, основна відмінність даного ВУТ від випрямних пристроїв з умовної потужністю 2, 4, 9 і 16кВт - велика вихідна потужність - 42 кВт (умовна - 40 кВт). Тому для зменшення спотворенні мережі живлення, внесених ВУТ з такою вихідною потужністю, його силова частина виконана по 12-фазній схемі (у випрямних пристроїв невеликої потужності - схема випрямлення - 6-фазна). Крім того, введена схема вирівнювання струмів навантаження між двома паралельно включеними 6-й фазними схемами випрямлення з точністю 10-15А передбачено захисне відключення ВУТ при нерівномірному - 40-60 А - розподіл струму між цими схемами. По спектральному складу пульсації ВУТ відповідає вимогам апаратури МТ 20, 25. У розділах справжнього технічного описи викладаються ті особливості схеми ВУТ, які властиві даному ВУТ, а також наводиться опис конструкції ВУТ, оскільки вона має істотні відмінності.

У ВУТ для перетворення змінного струму в постійний застосована 12-фазна схема випрямлення з паралельним включенням двох повністю керованих (симетричних) трифазних мостових схем (6-фазних) на тиристорах через зрівняльний дросель. Регулювання і стабілізація випрямлених напрузі і струму здійснюється зміною моменту включення тиристорів, т. Е. Зміною його кута регулювання а. Для отримання заданих вихідних параметрів кут регулювання а змінюється в певних межах: від а _min до а _max. Відмикання тиристорів двох 6-фазних схем випрямлення здійснюється від керуючих сигналів, створюваних системою управління.

Силова частина ВУТ (власне випрямляч) складається з трансформаторів струму Т A1 ...... Т A10, двох силових трансформаторів Т V1 і Т VЗ, двох тиристорних .мостов VТ1 ...... VТ6 і V Т14 .... .. VТ19, зібраних за схемою Ларіонова (трифазна мостова схема випрямлення), зрівняльного дроселя L1 і L2 і фільтрових конденсаторів С4 ...... С9 і С40 по С51. Кожна 6-фазна схема випрямлення складається із силового трансформатора Т V1 (Т V3) і тиристорного мосту V'Т1 ...... VТ 6 (VТ14 ...... VТ1 9). Вторинні обмотки силових трансформаторів VТ1 і VТЗ з'єднаних в трикутник і підключених до основного трехфазному випрямного мосту на тиристорах. Первинні обмотки силових трансформаторів розраховані на напруги 380 В. Первинні обмотки силового трансформатора V Т1 з'єднані в трикутник, а первинні обмотки силового трансформатора VT3 - в зірку. Завдяки такому включенню первинних обмоток здійснюється зрушення їх вторинних обмоток на 30 електричних градусів.

Дві 6-фазні схеми через зрівняльний дросель з'єднані; паралельно. Складання випрямлених напруг зі зсувом фаз живлячої напруги на 30 електричних градусів дасть в результаті випрямлена напруга з частотою пульсації 600 Гц (12-фазиая схема випрямлення). Зрівняльний дросель забезпечує незалежну роботу двох схем Ларіонова.

У ланцюг кожної фази ВУТ між головними контактами магнітного пускача КМ2 і первинними обмотками силових трансформаторів включені первинні обмотки трансформаторів струму ТА 1 ...... ТА6, вторинні обмотки яких через випрямні мости підключені до ланцюгів автоматики захисту і паралельної роботи.

Трансформатори струму ТА7 і ТА9 включені в розрив лінії вторинної обмотки трансформаторів Т V1 і Т VЗ і є датчиками струму пристрою для вирівнювання струмів. Трансформатори струму ТА8 н ТА10 включені в розрив лінії вторинної обмотки трансформаторів TV1 і TV3 і є датчиками струму захисту від нерівномірний розподіл струму навантаження між двома 6-фазними схемами випрямлення.

Випрямлена напруга з шести катодів двох мостів плюсовим полюсом подається на вихідну клему, а мінусовим полюсом з анодів трьох тиристорів двох мостів через зрівняльний дросель - на дволанковий фільтр, який здійснює згладжування пульсації до заданої норми. Кожна ланка фільтра складається з дроселя фільтра до конденсаторів, які захищені силовими запобіжниками F1 ...... F4.Паралельно силовим предохранителям встановлено сигнальні запобіжники відповідно F5 ...... F8. Струм і напруга на виході ВУТ вимірюються амперметром і вольтметром класу точності 1,5. Для автоматичного включення і виключення з боку змінного струму в ВУТ встановлено магнітний пускач КМ2. Для відключення ВУТ з боку змінного струму при проведенні профілактичних і ремонтних робіт, а також у разі аварії в ВУТ встановлено ремонтний роз'єднувач. На виході ВУТ в минусовом полюсі встановлено силовий запобіжник F20, виконує крім свого призначення, роль однополюсового рубильника, за допомогою якого ВУТ може бути відключений від мінусового полюса навантаження, для цієї ж мети служить перемичка між клемами Х2: 10 і Х2: 11.

Для зменшення рівня радіоперешкод на вході ВУТ встановлено конденсатори С1 ...... СЗ, а на виході - С38, С39, С60 ..... С67.

2.3. Система управління.

Конструктивно елементи системи управління розміщені в двох однакових спеціальних блоках управління (АЗ і А4) і в блоці вирівнювання струмів і захисту БВТ і 3).

Блок керування.

Блок управління АЗ управляє тиристорами VТ1 ...... VТ6, блок управління А4 - тиристорами VТ14 ..... VТ19. Керуючі імпульси, що виробляються блоком управління АЗ, зрушені щодо імпульсів вироблюваних блоком правління А4, на 30 електричних градусів.

Первинні обмотки трансформаторів Т1 ...... ТЗ блоку управління АЗ з'єднуються відповідно до з'єднанням первинних обмоток силового трансформатора Т V1 в трикутник (встановлюються перемички між клемами 1 - 2, 5 - 6 і 9 - 10), блоку управління А4 відповідно з з'єднанням первинних обмоток трансформатора Т VЗ - в зірку (встановлюються перемички між клемами 3 - 4, 7 - 8 і 11 - 12).

Підсилювач постійного струму і пристрій вирівнювання струмів.

Підсилювач постійного струму і пристрій вирівнювання струмів прописані в блоці вирівнювання струмів і захисту.

Підсилювач постійного струму служить для порівняння вихідної напруги або струму (сигналу зворотного зв'язку) з величиною опорного напруги і для посилення сигналу неузгодженості. Підсилювач постійного струму є загальним для двох блоків управління АЗ і А4.

Підсилювач постійного струму складається з джерела опорного напруги; вхідного каскаду і двох операційних підсилювачів виконаних на мікросхемах Д1 і Д2 і двох вихідних каскадів.

Як джерело опорного напруги вхідного сигналу використовуються дна кремнієвих стабилитрона V13 і V14. Резистор R39 призначений для обмеження струму стабилитронов. Діоди V17 і V18 призначені для температурної компенсації. Вхідний каскад складається з транзистора V9, резисторів (R19, R20, R22, R23, R32, R34 і R37), конденсаторів C12, і C15. Операційні підсилювачі на мікросхемах Д1 і Д2 доповнені резисторами зворотний зв'язок R24 і R25, конденсаторами С9 і С10 з відповідними резисторами R20 і R21 з коригуючими ланцюгами з конденсаторів С5 і С6, резисторами R13 ...... R14.

Вихідний каскад (в дужках вказано позначення другого вихідного каскаду) складається з транзистора V10 (V 11), резисторів R28 (R29), R35 (R36), R40 (R41) і діодів V6 (V5). Навантаженням вихідного каскаду є резистор V48, встановлений на блоці управління АЗ (А4). Харчування вхідного і кінцевого каскадів здійснюється від стабілізованого джерела живлення блоків управління (джерела Запаралеленими).

Пристрій для вирівнювання струмів між паралельно включеними 6-фазними схемами випрямлення складається з випрямного моста VI (V2), резисторів R47, R1 (R2), навантажувального резистора R49 (R50), Г-образного RС -фільтра, що складається з резистора R5 (R6) і конденсатора С1 (С2), навантажувального резистора R9 (R10) - в дужках вказані позначення для другої 6-фазної схеми.

Датчиками контрольованого струму є трансформатор струму ТА7 однієї 6-фазної схеми і ТА9 - для іншої. Напруга, що знімається з вторинних обмоток трансформаторів струму надходить відповідно на випрямні мости V1 і V2.

Принцип роботи пристрою для вирівнювання струмів між паралельно включеними 6-фазними схемами випрямлення залежить від порівнянні струмів навантаження двох схем і додаванні їх різниці з сигналом, що надходять з підсилювача постійного струму. Сумарний сигнал впливає на фазосдвигающие устрою двох блоків управління. У фазосдвигающих пристроях керуючі імпульси зсуваються на кут регулювання, необхідний для стабілізації напруги і струму із заданою в ТЗ влучністю і для рівномірного завантаження двох паралельно включених 6-фазних схем випрямлення.

Підсилювач постійного струму спільно з пристроєм для вирівнювання струмів працює наступним чином. Напруги, що знімаються з конденсаторів С1 (для моста VI) і С2 (для моста V2), алгебраїчно складаються (віднімаються), і сумарне напруга подається до навантажувальним резистора R 9 і R10. Напруга, що знімається з навантажувального резистора R9 (R10) одним полюсом через резистор R13 (R14) надходить на инвертирующих вхід 4 мікросхеми Д1 (Д2), а іншим полюсом на НЕ інвертується вхід 5 мікросхеми Д1 (Д2). Одночасно на вхід 5-мікросхем Д1 і Д2 надходить напруга з виходу вхідного каскаду УПТ.

При рівномірному розподілі струмів навантаження між двома 6-фазними схемами випрямлення напруги, що знімаються з резисторів R9 і R10, рівні отже, дорівнюють нулю і напруги, що надходять на входи 4 і 5 мікросхем Д1 і Д2. Режим роботи мікросхем Д1 і Д2 визначається тільки режимом роботи вхідного каскаду УПТ. В цьому випадку, якщо на вхід УПТ надходить збільшене напруга (сигнал зворотного зв'язку), то різко збільшується струм через стабілітрони V13 і V14, зростає напруга змішання на резисторі R37. Транзистор V9 ще більше відкривається. На входи 5 мікросхем Д1 і Д2 надходить зменшене напруження в результаті чого напруга сигналу на вихідний клеми 10 мікросхем Д1 і Д2 також зменшується, транзистори V10 і V 11 вихідних каскадів закриваються, і напруга на їх навантажувальних резисторах R48 зменшується. При зменшенні вхідної напруги напруга на навантажувальних резисторах R48 збільшується.

При нерівномірному розподілі струмів навантаження між двома 6-фазними схемами (наприклад, напруга на випрямному мосту V 1-велика напруги на випрямному мосту V2) напруга на конденсаторах цих схем також відповідно різне (напруга на конденсаторі С1 більше напруги на конденсаторі С2). В результаті алгебраїчного додавання цих напрузі через навантажувальні резистори R9 і R10 починає протікати коригувальний струм. При цьому на інвертується вхід мікросхеми Д1 надходить напруга позитивної полярності через резистор R13, а на той же вхід мікросхеми Д2 - через резистор R14 - негативної полярності. В результаті напруга на вході 5 по відношенню до входу 4 у мікросхеми Д1 менше, а у мікросхеми Д2 більше. Отже, напруга сигналу на виході мікросхеми Д2 збільшиться, а на виході мікросхеми Д1 зменшується, транзистор V10 вихідного каскаду закриється, а транзистор V11 ще більше відкриється, напруга на навантажувальними резисторами R48 блоку управління АЗ зменшиться, а на R48 блоку управління А4 - збільшиться.

Налаштування рівномірного розподілу струмів (вирівнювання) між 6-фазними схемами здійснюється змінним резистором R47.

2.4. Конструкція.

Конструктивно ВУТ, як і випрямні пристрої з умовної потужністю 2, 4, 9 та 16 кВт, виконаний у вигляді шафи прислонного типу збірної конструкції з габаритними розмірами: 2000Х 1100Х 742 мм. Маса ВУТ - не більше 1100 кг. в лівій частині шафи внизу розташовані в два ряди один під одним силові трансформатори Т V1 і Т VЗ. в правій частині таким же чином розташовані блоки тиристорів. На передній балці встановлено трансформатори струму ТА7 ...... ТА10.

У правій частині в третьому ряду встановлені два дросель фільтру і зрівняльний дросель, над ними - блоки з фільтрову конденсаторами (4 блоки), ще вище - два блоки управління, блок вирівнювання струму і захисту, силовий запобіжник F20. За запобіжником встановлений шунт амперметра. Над силовими трансформаторами розташований блок реле. У верхній частині шафи встановлені пускач змінного струму, трансформатори струму ТА 1 ...... ТА6, конденсатори для зменшення рівня радіоперешкод, дроселі блоків управління. Над ними размешаются ремонтний роз'єднувач Q, клемники постійного і змінного струму, роз'єми для паралельної роботи і входять в комплект запасних частин кронштейни і планки для зміцнення шип змінного струму.

Попереду шафу закривається внизу двома знімними заглушками, а вгорі - двома дверима зі спеціальними замками. Над лівою дверима шафи встановлена відкидна панель сигналізації з сигнальними лампочками, тумблером, рукояткою ремонтного роз'єднувача Q. Над правою - відкидна панель з вимірювальними приладами. Ззаду ВУТ закривається шістьма знімними заглушками.

Рис.2.2. Допущені діючі значення змінних складових напруги харчування 60 В.

3. Керовані випрямлячі на тріністорах.

Широке застосування тринисторов пояснюється їх наступними перевагами в порівнянні з тиратронами:

1) більшою економічністю через відсутність напруження і малого падіння напруги (близько 2 В) в провідному стані;

2) меншим часом переходу тринистора в непроводящее стан (т. Е. Меншим часом відновлення), що зменшує ймовірність пробою;

3) меншою потужністю управління. Схеми керованих випрямлячів на тринисторах і тиратронах аналогічні. Силовий трансформатор (рис. 3.1, а) має дві вторинні обмотки: основну або силову 1 та управління 2. Кут a регулюється за допомогою фазосдвигающей ланцюга R1L, що містить індуктивність у вигляді дроселя насичення. Змінюючи індуктивність дроселя подмагничивающим струмом, можна створювати зрушення по

Мал. 3.1. Схема однополупериодного керованого випрямляча на тріністоре (а), діаграми напруги і струму в його ланцюгах (б)

фазі a між напругою u ₂ вторинної обмотки 1 і керуючою напругою u _у або струмом управління вторинної обмотки 2 i _у (рис. 3.1, б). Відмикання тринистора відбувається в той момент, коли керуюча напруга стає позитивним, а замикання забезпечується подачею негативного напруги на анод тринистора під час негативної напівхвилі напруги вторинної обмотки. Керуюча напруга знімається з резистора R1 і подається між катодом і керуючим електродом тринистора.Резистор R2 служить для обмеження струму керуючого електрода.

Криві напруг і струмів двухполуперіодного керованого випрямляча (рис. 3.2, а). Вторинна обмотка трансформатора TP2 має середній відвід, від якого керуюча напруга подається на тринистор T1. На другий тринистор котра управляє напруга подається від точки з'єднання фазосдвигающей ланцюга R3C. Кут a регулюється реостатом R3. Діоди Д3, Д4 служать для замикання ланцюгів управління тринисторов. При позитивному напівперіоді напруги струм керуючого електрода тріністора Т1 проходить від точки 3 по резистору R1, тріністору Т1, диоду, Д4 і резистору R3 до точки 1. Наступний напівперіод відкривається тринистор Т 2, і його ток управління проходить через діод Д3.

В однофазної мостової схемою випрямлення струм навантаження протікає одночасно через два включених послідовно вентиля, тому, щоб регулювати випрямлена напруга, достатньо включити два тринистора. На вході індуктивно-ємнісного фільтра, що згладжує ставиться зворотний діод Д5 (нульовий), який за рахунок ЕРС самоіндукції дроселя при замиканні тринистора замикає ланцюг навантаження. В результаті цього зменшуються пульсації випрямленої напруги і підвищується cos j. У малопотужних випрямлячах нульовий діод можна не застосовувати.

Мал. 3.2. Мостова однофазна схема випрямляча.

3.1. Тиристори.

Тиристором називається електропреобразовательних напівпровідниковий прилад з трьома або більше p-п-переходу, який використовується для перемикання, в вольт-амперної характеристики якого є ділянка негативного диференціального опору.

Найпростішим тиристором є динистор - некерований переключающий діод, що представляє собою чотиришарову структуру типу р-п-р-п (рис. 3.3, а). Тут, як і у інших типів тиристорів, крайні np- n-переходу називаються еміттерними, а середній pn - перехід - колекторним. Внутрішні області структури, що лежать між переходами, називаються базами. Електрод, який би електричну зв'язку з зовнішньої n-області, називається катодом, а з зовнішньої p-області - анодом. При включенні динистора за схемою, наведеною на рис. 3.3, а, колекторний p- n-перехід закритий, а емітерний переходи відкриті. Опору відкритих переходів малі, тому майже всі напруга джерела живлення докладено до колекторного переходу, що має високий опір. У цьому випадку через тиристор протікає малий струм (ділянка 7 на рис. 3.3, а).

Якщо збільшувати напругу джерела живлення, струм тиристора збільшується незначно, поки це напруга не наблизиться до деякого критичного значення, рівного напрузі 1 включення і _вкл. При напрузі і _вкл в динисторе створюються умови для лавинного розмноження носіїв заряду в області колекторного переходу. Відбувається зворотній електричний пробій колекторного переходу (ділянка 2 на рис. 3.3, б). В n-області колекторного переходу утворюється надлишкова концентрація електронів, а в p-області - надмірна концентрація дірок. Зі збільшенням цих концентрацій знижуються потенційні бар'єри всіх переходів динистора. Зростає інжекція носіїв через емітерний переходи. Процес носить лавиноподібний характер і супроводжується перемиканням колекторного переходу у відкритий стан. Зростання струму відбувається одночасно зі зменшенням опорів всіх областей приладу. Тому збільшення струму через прилад супроводжується зменшенням напруги між анодом і катодом. На ВАХ цю ділянку вказано цифрою 3. Тут прилад має негативним диференціальним опором. Напруга на резисторі зростає і відбувається перемикання динистора.

Після переходу колекторного переходу у відкритий стан ВАХ має вигляд, відповідний прямої гілки діода (ділянка 4). Після перемикання напруга на динисторе знижується до 1 В. Якщо і далі збільшувати напруга джерела живлення або зменшувати опір резистора R, то буде спостерігатися зростання вихідного струму, як у звичайній схемі з діодом при прямому включенні.

Рис.3.3, Рис.3.4 Схеми включення тиристорів і їх вольт-амперні характеристики.

При зменшенні напруги джерела живлення відновлюється високий опір колекторного переходу. Час відновлення опору цього переходу може становити десятки мікросекунд.

Напруга U _вкл при якому починається лавиноподібне наростання струму, може бути знижено введенням неосновних носіїв заряду в кожній із верств, прилеглих до колекторного переходу. Додаткові носії заряду уводять у тиристоре допоміжним електродом, що живиться від незалежного джерела напруги, що управляє (U _упр). Тиристор зі допоміжним електродом називається тріод-ним, або тріністорний. Схема включення тринистора показана на рис. 3.4. Можливість зниження напруги U при зростанні струму управління, показує сімейство ВАХ.

Якщо до тиристору докласти напруга живлення, протилежної полярності (рис. 3.4), то емітерний переходи виявляться закритими. В цьому випадку ВАХ тиристора нагадує зворотний гілка характеристики звичайного діода. При дуже великих зворотних напругах спостерігається незворотний пробою тиристора.

На відміну від розглянутих несиметричних тиристорів в симетричних зворотна гілка ВАХ має вигляд прямої гілки. Це досягається зустрічно-паралельним включенням двох однакових чотиришарових структур або застосуванням п'ятишарових структур з чотирма p- n-переходу.

Тиристори мають широкий діапазон застосувань (керовані випрямлячі, генератори імпульсів і ін.), Випускаються з робочими струмами від часткою ампера до тисяч ампер і з напругою включення від одиниць до тисяч вольт.

Регулювання вихідної напруги випрямляча може здійснюватися різними способами. Регульований трансформатор або автотрансформатор, включений в схему випрямляча, дає можливість змінювати амплітуду змінної напруги, що підводиться до вентилів, і тим самим встановлювати бажане випрямлена напруга.

Однак такі трансформатори громіздкі і мають малу надійність через перемикаються або ковзають контактів.

Регулювання постійної напруги на навантаженні, яка делителем напруги або реостатом, включеним між виходом випрямляча і навантаженням, пов'язана з великими втратами потужності.

Вільним від цих недоліків є метод, заснований на управлінні вентилями випрямляча. Як керованих вентилів в даний час широко застосовують тиристори.

Моментом включення тиристора можна управляти подаючи управляючий імпульс струму на n-р-перехід, що прилягає до катода.

При проходженні струму навантаження через відкритий тиристор все три його n-р-переходу зміщені в прямому напрямку і керуючий електрод перестає впливати на процеси, що відбуваються в тиристорі. При спаданні прямого струму тиристора до нуля після розсмоктування заряду неосновних носіїв в базових областях тиристор замикається і керуючі властивості відновлюються.

Рис.3.5 Схеми включення тиристора і його вольт-амперна характеристика.

У схемі, що містить джерело живлення Е, тиристор VS і резистор навантаження R (рис. 3.5, а), можливі два стійких стану, одне з яких відповідає відкритому, а друге - закритому тиристору. Накладення характеристики ланцюга резистор - джерело на характеристики тиристора (рис. 3.5, б) дозволяє отримати прямі струми відключеного (точка А і включеного (точка В) тиристора. Підвищення напруги джерела від 0 до E при I _у = 0 викликає переміщення робочої точки по нижній гілки характеристики до точки А. Якщо подати керуючий імпульс струму амплітудою і тривалістю, достатньою для підтримки цього струму на час відкривання тристора, то робоча точка перейде в точку, відповідну відкритого стану тиристора.

Рис.3.6 Накладення характеристики ланцюга резистор - джерело на характеристики тиристора

Спад відкриває імпульсу струму в ланцюзі управління не впливає на процеси у відкритому тиристорі, його робоча точка залишається в положенні В. Відновлення керуючих властивостей тиристора відбудеться лише при його знеструмленні тимчасово, більше часу його закривання.

У відкритому стані тиристор пропускає дуже великі струми (до декількох сотень ампер) і надає їм малий опір. У цьому його перевага. Застосовуючи тиристори, слід мати на увазі, що стрибкоподібне зміна опору в момент відкривання може призвести до дуже великих кидкам струму. Особливо великі ці кидки в тих схемах, де навантаження R шунтируется конденсатором.

Зарядка конденсатора через відкритий тиристор може вивести останній з ладу. Тому для зменшення кидків струму послідовно з тиристором включають дросель. У випрямних схемах тиристори краще працюють при активному навантаженні або при навантаженні, що починається з індуктивного елемента.

В керований випрямляч тиристор вводять як звичайний вентиль, а до його керуючого електрода підводять від ланцюга управління (ЦУ) імпульси, які включають тиристори з запізненням на кут a щодо випрямляється напруги (рис. 3.6).

Через тиристор VS1, який включається в момент, відповідний w t = a на вихід випрямляча передається напруга першої фази вторинної обмотки e _21. При w t = p напруга e ₂₁ стає негативним, проте тиристор замкнутися не може, так як це призвело б до обриву струму, що проходить через дросель L. Індуктивність дроселя L вибирають більшою критичною, ніж та підтримують безперервний струм. Тому в ті моменти, коли e ₂₁ негативно, на дроселі L наводиться ЕРС самоіндукції з полярністю і значенням, що забезпечують напругу на катоді, менше e _21.

При w t = p + a відкривається тиристор VS2, через який на вихід передається напруга e _22, є на даному етапі позитивним. Струм дроселя переходить на другу фазу, а тиристор VS1 опинившись знеструмленим і зміщеним у зворотному напрямку, замикається і т. Д. Таким чином, напруга на виході випрямляча e ₀ створюється лише тими частинами напруг вторинних полуобмоток E21 і E22, які відповідають відкритого стану тиристорів.

Напруга на навантаженні, що виходить майже рівним постійної складової напруги e _0, підводиться до фільтру LС, зростає при змен-

Рис.3.7 Схема регулювання випрямлення напруги.

шеніі кута a і спадає при його збільшенні. Регулювання випрямленої напруги, що досягається зміною фази керуючих імпульсів, не пов'язана з гасінням надлишку потужності в самому регульованому випрямлячі, що є основним його перевагою.

Схеми випрямлення з тиристорами такі ж, як звичайних випрямлячів. Основна увага далі приділяється двофазним схемами випрямлячів.

Для простоти вважаємо падіння напруги на відкритому тиристорі багато меншим рис. 3.7 випрямленої напруги, а струми витоку (прямий струм при закритому тиристорі і зворотний струм при негативній напрузі) - малими в порівнянні зі струмом навантаження. Це дозволить вважати тиристор ідеальним (пряме падіння напруги в режимі насичення, прямий і зворотний струми витоку, а також струм відключення в ньому дорівнюють нулю). Такі спрощення не приведуть до великої похибки, так як струм через вентиль схеми визначається опором навантаження, а не фази. З цієї ж причини можемо вважати ідеальними дросель L і трансформатор, т. Е. Знехтувати індуктивністю розсіювання і активними опорами їх обмоток.

Тут прийнято, що в силу ідеальності трансформатора і вентиля напруга e ₀ збігається з ЕРС першої фази трансформатора e ₂₁ в інтервалі

a

e ₀ = e ₂₁ (3.3.)

Падіння напруги на дроселі L дорівнює різниці напруг e ₂₁ і E _0, і, отже, його ток

Випрямлена напруга виходить, якщо тиристор кожної з фаз відкритий до тих пір, поки не вступить в роботу наступна фаза. Однак це вірно лише в тому випадку, коли струм дроселя до моменту відкриття вентиля наступної фази позитивний і напруга, що отримується в момент включення з включається фази, більше напруги на конденсаторі. Остання умова виконується при а> 32,5 °, що забезпечує зростання струму дроселя відразу після включення тиристора.

то струм в дроселі стане рівним нулю раніше, ніж відкриється тиристор другий фази. Як тільки струм стане рівним нулю, тиристор знеструмиться і вимкнеться. Такий режим не дуже вигідний, так як пов'язаний з великими змінними складовими струмів тірістов і обмоток трансформатора. Тому найчастіше індукчівность дроселя L вибирають такий, щоб при максимально можливий опір навантаження задовольнялося умова безперервності струму.

Рис.3.8 Струм дроселя.

За формою струм первинної обмотки в кожен з напівперіодів повторює струм фази, рівний току i _L (рис. 3.8, в). Перша гармоніка цього струму при малих пульсаціях зрушена на кут а. щодо напруги на первинної обмотці.

Таким чином, при тиристорний випрямляч споживає від мережі не тільки активний, але і реактивний струм. Це є недоліком такого випрямляча.

Тут коефіцієнт D (a) є функцією кута a.

Підводячи підсумок, відзначимо такі особливості схеми тиристорного регульованого випрямляча:

1) зниження вихідної напруги в терісторном випрямлячі досягається завдяки зменшенню відбору потужності від мережі змінного струму; воно не пов'язане з гасінням значної її частини у випрямлячі;

2) при регулюванні випрямляч споживає не тільки активну, а й реактивну потужністю мережі змінного струму;

3) при зміні кута регулювання a від 0 до 0,5p вихідна напруга змінюється від максимуму до 0;

4) пульсація випрямленої напруги помітно зростає з ростом кута регулювання;

4. Розрахунок керованого випрямляча на теристори.

Мал. 4.1 Принципова схема випрямляча з індуктивним навантаженням до прикладу розрахунку.

Мал. 4.2 Принципова схема керованого випрямляча приміром розрахунку.

У керованому випрямлячі створюються значні пульсації напруги, для зменшення яких зазвичай застосовують багатоланковий згладжує фільтр. Коефіцієнт пульсацій на вході фільтра залежить від кута регулювання a:

(4.1.)

де К = 1 для першої гармоніки частоти пульсацій.

Для зменшення коефіцієнта пульсацій можна застосувати комутуючі діоди.

Приклад. Початкові дані:

1. Межі регулювання випрямленої напруги U _'0 = 70¸100 В.

2. Опір навантаження Rн = 100 Ом = const, При регулюванні струм навантаження змінюється від I _0max = U _'0max / Rн = 100:

100 = 1 А до I _0min = 70: 100 = 0,7 А.

3. Коефіцієнт пульсацій напруги на навантаженні До _пвих = 0,2%.

4. Напруга мережі 220 В частоти 50 Гц.

розрахунок:

1. Для порівняно невеликої потужності Р _0тах = U _'0 I ₀ = 100 • 1 = 100 Вт вибираємо однофазну мостову схему випрямлення з Г-подібним LС-фільтром (рис. 4.2).

2. Основні параметри випрямляча при максимальному вихідному напрузі U _'0 = 100 В, т. Е. При α = 0

Uдр = 0,1 U'о = 0,1 x100 = 10 В при Р 0 = 100 Вт; (4.2.)

U 0 = U'о + Uдр = 100 + 10 = 110 В; U 2 = 1,11U 0 = 1,11x110 = 122В; (4.3.)

I 2 = 0,707I 0 = 0,707x1 = 0,707A; K тр = U 2 / U 1 = 122/220 = 0,555; (4.4.)

I 1 = I про K тр = 1 x0, 555 = 0,555A; P тип = 1,11U 0 I 0 = 1,11x110x1 = 122BA; (4.5.)

I 0 в = 0,5I 0 = 0,5x1 = 0,5A; I mB = I 0 = 1A; (4.6.)

U обр = 1,57U 0 = 1,57x100 = 173В; K пвх = 0,67 (67%); (4.7)

4. Вибір типу вентилів. У мостовій схемі для спрощення управління обрані два вентиля некерованих і два тринистора. Вибираємо вентилі по максимальному зворотному напрузі U _{обр m} ⁼ 173 В і максимальним значенням випрямленого струму I _{0 в} = 0,5 А і I _{0 вн} = 0,626 А.

Вибираємо діоди типу Д242Б (U _{обр.доп} = 200 В; I _о = 2 А). Вибираємо тріністори типу КУ201Ж (U _{обр.доп} ⁼ 200 В; Iо = 2 А, I _{упр тах} = 0,2 А).

5. Визначення коефіцієнта згладжування:

q = К _п.вх / К _п.вих = 1,51: 0,002 = 755. (4.19)

8. Розрахунок елементів ланцюга управління.

Конденсатор З 3 вибирається ємністю в десятки - сотні микрофарад при частоті мережі 50 Гц. Вибираємо два конденсатора типу К52-3 по 80 мкФ, включені паралельно з робочою напругою U _раб = 90 В; U _{~ m доп} = 35% U _раб = 0,35 x 90 = 31,5 В.

Для побудови регулювальної характеристики задаються кутом α ₀ = 10, 20, 30 і т, знаходять величину R3 табл. 6 значення U _'0α - Результати розрахунків зведені в табл. 3.

Таблиця 3 Характеристики кута а _0.

Тріністори КУ201Ж вибираємо з запасом по струму більш ніж удвічі, тому максимальне значення управляючого струму необхідно зменшувати до величини I _{упрампл} = 0,09 А.

9. Вибираємо резистор R з = 270 Ом типу СП5-2ТА на 2 Вт.

Вибираємо обмежувальні резистори R1 = R2 = 11 Ом типу МЛТ-0,125:

Вибір діодів Д1, Д4 проводиться по струму I _{упрампл} і напрузі U _{'~ m} Вибираємо діоди типу Д202 (Uобр = 100 В; I _{0 в} = 0,4 А), у яких

U _{'~ m} = I _{упр.ампл} (R1 + R3 _max + R _i) = 0,09 (11 + 270 + 11) = 26,2В.

Якщо необхідні ширші межі регулювання напруги, то крім змінного резистора використовують дросель насичення, якщо регулюючим елементом служить магнітний підсилювач, то проводяться вибір його муздрамтеатру і розрахунок його обмоток.

Продовження таблиці 4

Таблиця 5 Таблиця розрахунку U _ін.

Таблиця 6 Параметри схеми випрямлення.

Продовження таблиці 6

5.Екологія

5.1. Захист від впливу електромагнітного поля промислової частоти

Вплив поля на здоров'я людей. В процесі експлуатації електроенергетичних установок - відкритих розподільних пристроїв (ВРП) і повітряних ліній (ПЛ) електропередачі напругою 400 кВ і вище - відмічено погіршення стану здоров'я персоналу, що обслуговує ці установки. Суб'єктивно це виражається в погіршенні самопочуття працюючих - підвищена стомлюваність, млявість, головні болі, поганий сон, болі в серці і т. П.

Спеціальні спостереження та дослідження, що проводяться в Радянському Союзі і за кордоном, дозволили встановити, що фактором, що впливає на здоров'я обслуговуючого персоналу, є електромагнітне поле, що виникає в просторі навколо струмоведучих частин діючих електроустановок. В електроустановках напругою менше 400 кВ також виникають електромагнітні поля, але менш інтенсивні і, як показує тривалий досвід експлуатації таких установок, які не мають шкідливого впливу на біологічні об'єкти.

Інтенсивне електромагнітне поле промислової частоти викликає у працюючих порушення функціонального стану центральної нервової системи, серцевої діяльності та системи кровообігу. При цьому спостерігаються підвищена стомлюваність, зниження точності робочих рухів, зміна кров'яного тиску і пульсу, виникнення болю в серці, що супроводжуються серцебиттям і аритмією, і т. П.

Ефект впливу електромагнітного поля на біологічний об'єкт прийнято оцінювати кількістю електромагнітної енергії, що поглинається цим об'єктом при перебуванні його в поле. Електромагнітне поле можна -розглядає що складається з двох полів: електричного і магнітного. Можна також вважати, що в електроустановках електричне поле виникає при наявності напруги на струмопровідних частинах, а магнітне - при проходженні струму по цих частинах.

При малих частотах, в тому числі при 50 Гц, електричне і магнітне поля практично не пов'язані між собою, тому їх можна розглядати окремо один від одного і також окремо розглядати вплив, який чиниться ними на біологічний об'єкт. Виходячи з цього, визначено, що поглинається тілом людини енергія електричного і магнітного полів. При цьому в будь-якій точці електромагнітного поля, що виникає в електроустановках промислової частоти, поглинута тілом людини енергія магнітного поля приблизно в 50 разів менше поглинутої ним енергії електричного поля. Разом з тим вимірами в реальних умовах встановлено, що напруженість магнітного поля в робочих зонах ВРУ і ПЛ напругою до 750 кВ включно не перевищує 20 - 25 А / м, в той час як шкідливу дію магнітного поля на біологічний об'єкт виявляється при напруженості 150 - 200 А / м.

Це дозволило зробити висновок, що негативна дія на організм людини електромагнітного поля в електроустановках промислової частоти зумовлено електричним полем; магнітне ж полі має незначний біологічну дію і в практичних умовах їм можна знехтувати.

Електричне поле електроустановок частотою 50 Гц можна розглядати в кожен даний момент як електростатичне поле, т. Е. Застосовувати до нього закони електростатики. Це поле створюється між двома електродами (тілами), що несуть заряди різних знаків, на яких починаються і закінчуються силові лінії.

Поле електроустановок є нерівномірним, т. Е. Напруженість його змінюється уздовж силових ліній. Разом з тим воно зазвичай несиметричне, оскільки виникає між електродами різної форми, наприклад між токоведущей частиною і землею або металевої заземленої конструкцією.

Поле повітряної лінії електропередачі є, крім того, плоскопаралельним, тобто форма якого однакова в паралельних площинах, званих площинами поля. В даному випадку площині поля перпендикулярні осі лінії.

Процес біологічної дії електричного поля на організм людини вивчений недостатньо. Передбачається, що порушення регуляції фізіологічних функцій організму - зміна кров'яного тиску, пульсу, порушення серцевого ритму - зумовлено впливом поля на різні відділи нервової системи. При цьому підвищення збудливості центральної нервової системи відбувається за рахунок рефлекторного дії поля, а гальмівний ефект викликається прямим впливом поля на структури головного і спинного мозку. Вважається, що кора головного мозку, а також проміжний мозок особливо чутливі до дії електричного поля.

Передбачається також, що основним матеріальним чинником, що викликає такі зміни в організмі, є індукований в тілі струм і в значно меншій мірі - електричне поле.

Поряд з біологічною дією електричне поле обумовлює виникнення розрядів між людиною і металевим предметом, що мають інший потенціал, ніж людина.

Якщо людина стоїть безпосередньо на землі або на струмопровідних заземленому підставі, то потенціал його тіла практично дорівнює нулю, а якщо він ізольований від землі, то тіло виявляється під деяким потенціалом, що досягає іноді декількох кіловольт.

Очевидно, що дотик людини, ізольованого від землі, до заземленого металевого предмета, так само як і дотик людини, що має контакт з землею, до металевого предмету, ізольованого від землі, супроводжується проходженням через людини в землю розрядного струму, який може викликати хворобливі відчуття, особливо в перший момент. Часто дотик супроводжується іскровим розрядом.

У разі дотику до ізольованого від землі металевого предмета великої протяжності (трубопровід, дротяна огорожа на дерев'яних стійках і т. П.) Або великого розміру (наприклад, дах дерев'яного будинку) струм через людини може досягати значень, небезпечних для життя.

Захист від радіоактивних випромінювань складається з комплексу організаційних і технічних заходів, здійснюваних екрануванням джерел випромінювання або робочих місць, видаленням джерел від робочих місць і скороченням часу опромінення. Доза опромінення D тим менше, чим менше час опромінення t і чим більше відстань від джерела опромінення до працюючого r:

D = I _Ã Mt / r ^2, (5.1)

де I _Ã - іонізаційна постійна даного радіоактивного ізотопу, Р / (мКи-ч / см ^2); М - активність джерела випромінювання, мКи.

Організаційні заходи визначаються детальним аналізом умов роботи. Для проведення робіт по можливості слід вибирати радіоактивні ізотопи з меншими періодами напіврозпаду і енергією, дають менший рівень активності відходів. Застосування приладів більшої точності також дає можливість застосовувати менші активності. На підприємствах складаються докладні інструкції, в яких вказуються порядок і правила проведення робіт, що забезпечують безпеку. Спеціальні герметичні сховища радіоактивних ізотопу забезпечують захист від випромінювання. Відкриті джерела випромінювання і все опромінювані предмети повинні перебувати в строго обмеженій зоні, перебування в якій персоналу дозволяється тільки в особливих випадках і мінімальний час. На контейнери, обладнання, двері приміщень та інші місця наноситься попереджувальний знак радіаційної небезпеки

Мал. 5.1 Знак радіаційної небезпеки

Попередження професійних захворювань забезпечується медичним контролем за станом здоров'я і неприйняття на роботу осіб, які страждають захворюваннями внутрішніх органів, слабости випромінюванням.

Технічні заходи захисту полягають в екранування, за допомогою якого можна знизити опромінення на робочому місці до будь-якого заданого рівня. В основі захисного екранування лежить визначення матеріалу та необхідної товщини екрану для поглинання випромінювання.

Для а-частинок, що мають невелику довжину пробігу, шар повітря в кілька сантиметрів, одяг, гумові рукавички є достатнім захистом. Для захисту від Р-частинок для екранів застосовують матеріали з невеликим атомним номером (алюміній, плексиглас). Для захисту від Р-частинок високих енергій використовують екрани з свинцю із внутрішнім облицюванням з матеріалів з малим атомним номером, так як при проходженні Р-частинок через речовину відбувається не тільки іонізація і збудження атомів, а й виникає гальмівне випромінювання у вигляді рентгенівських або гамма- випромінювань.

Товщину захисного екрана d _b від b-частинок розраховують за формулою

d _b = l _b / r (5.2)

де r - довжина пробігу частинок, г / см ² (1 г / см ² характеризує шар речовини, що має масу 1 г при перетині 1 см ^2); r - щільність речовини екрана, г / см ^3.

Гамма-випромінювання добре поглинається елементами з високим атомним номером і високою щільністю (свинець, вольфрам).

Розрахунок екранів для захисту від гамма-випромінювань можна провести за формулами, довідників і номограммам. При цьому слід мати на увазі, що ослаблення інтенсивності потоку залежить від його геометричних даних - вузький або широкий пучок. Ослаблення потоку гамма-випромінювань від точкового джерела відбувається за експоненціальним законом

I _d = I _e ^{- b d} (5.3)

де I _d - інтенсивність потоку, ослабленого шаром речовини, завтовшки d, см; I - початкова інтенсивність потоку; β - лінійний коефіцієнт ослаблення 1 см-1 для вузького пучка монохрoматіческого випромінювання.

На практиці визначають товщину поглинача, необхідну для ослаблення інтенсивності потоку в будь-яке число раз, по номограмі (рис. 5.2).

Рис.5.2 Графік проходження випромінювання.

Захисні екрани можуть бути стаціонарні, пересувні, розбірні, настільні. Однак такі екрани екранують лише ту сторону, яка звернена до працюючого і не захищають від розсіяного випромінювання. Більш досконалим захистом є застосування витяжних шаф, камер і боксів, обладнаних шпаговимі маніпуляторами, припливно-витяжною вентиляцією і душовим пристроєм для обливання внутрішньої поверхні камери.

Засоби індивідуального захисту доповнюють основні заходи захисту. Вони оберігають від попадання радіоактивних забруднень на шкіру і всередину організму, захищають від а-частинок і по можливості від β-частинок. Від у частинок і нейтронного випромінювання індивідуальні захисні засоби, як правило, не захищають. Залежно від активності ізотопів в якості спецодягу використовуються бавовняні халати, шапочки, гумові рукавички або хлорвінілові комбінезони, черевики, окуляри, респіратори або спеціальні пластікатовие пневматичні костюми з примусової подачею в них повітря. Матеріали, що застосовуються для засобів індивідуального захисту, повинні легко дезактивується.

6.Охорона праці

6.1. Санітарні норми для виробничих і допоміжних приміщень

Вибір типу виробничого приміщення визначається технологічним процесом, можливістю боротьби з шумом, вібраціями і забрудненням повітря. Наявність великих віконних прорізів і ліхтарів повинно забезпечувати хорошу природну освітленість. У приміщенні обов'язково пристрій вентиляції.

Обсяг і площа виробничого приміщення, які повинні доводитися на кожного працюючого за санітарними нормами, повинні бути не менше 15 м ³ і 4,5 м ² відповідно. Висота виробничих приміщень не повинна бути менше 3,2 м. Стіни і стелі необхідно споруджувати з малотеплопроводних матеріалів, що не затримують осадження пилу. Підлоги повинні бути теплими, еластичними, рівними і нескользкими. Якщо роботи пов'язані із застосуванням отруйних речовин (наприклад, ціанисті солі, ртуть, свинець), то до внутрішньої обробки пред'являються спеціальні вимоги.

У приміщеннях з великим виділенням пилу (шліфування, розмел) слід передбачати прибирання приміщень за допомогою пилососів або гідрозмиву. Підлоги не повинні, пропускати в приміщення грунтових вод, шкідливих газів. У приміщеннях, де робочі місця обслуговуються стоячи, підлоги повинні бути малотеплопроводнимі. При необхідності допускаються підлоги зі значною теплопровідністю (бетонні, керамічні), але за умови укладання на підлогу на робочих місцях дерев'яних щитів або теплоізолюючих килимків. У приміщеннях, де застосовуються агресивні та шкідливі речовини, підлоги виготовляються з матеріалів, стійких щодо хімічного дії цих речовин (наприклад, метлахская плитка) і не допускають їх сорбції. Для відведення пролитих на підлогу агресивних і шкідливих рідин передбачаються стоки в каналізацію.

До допоміжних приміщень електростанцій і підстанцій відносяться адміністративно-конторські та санітарно-побутові приміщення, приміщення громадських організацій, пункти охорони здоров'я, пункти харчування. Допоміжні приміщення, як правило, слід розміщувати в прибудовах до виробничих будівель або в окремо розташованих будинках. У деяких випадках допоміжні приміщення допускається розміщувати всередині виробничих будівель, якщо цьому не перешкоджає характер виробничих процесів, санітарно-гігієнічні вимоги і прийняті конструктивні рішення.

При влаштуванні побутових приміщень (гардеробні, душі, туалети і т. П.) В окремих будівлях вони повинні з'єднуватися з виробничими будівлями опалювальними переходами.

Висота поверхів допоміжних приміщень повинна бути 3,3 м. Висоту побутових і адміністративно-конторських приміщень, розташованих в виробничих будівлях (наприклад, на антресолях), допускається приймати не менше 2,5 м від підлоги до стелі і не менше 2,2 м від підлоги до низу виступаючих конструкцій.

6.2. Організація робочого місця на електростанціях і в електричних мережах

Робоче місце - це зона прикладання праці певного працівника або групи працівників (бригади). Організація робочого місця полягає у виконанні низки заходів, що забезпечують раціональний і безпечний трудовий процес та ефективне використання знарядь і предметів праці, що підвищує продуктивність і сприяє зниженню стомлюваності працюючих.

Правильний вибір робочої пози (з можливістю її зміни) виключає або зводить до мінімуму шкідливий вплив виконуваної роботи на організм людини. Руки робочого (оператора), що знаходиться в позі «стоячи» або «сидячи», здійснюють руху в межах певної максимальної зони. Щоб ці рухи були економними, без зайвої напруги, для рук рекомендується певна робоча зона, в межах якої і слід розміщувати органи управління виробничим обладнанням (наприклад, верстатом, рукоятками і важелями вантажопідйомної »машини, ключами і кнопками управління електричними апаратами і машинами та ін.

Зручне і раціональне розташування матеріалів, інструментів і пристосувань дозволяє виключити зайві рухи. Інструменти і оброблювані матеріали і вироби слід розташовувати на робочому місці з урахуванням їх застосування: більш часто вживаються предмети розміщуються в оптимальній робочій зоні достигаемости рук без нахилів тулуба; рідковживані в більш віддаленій зоні. Цей принцип можна застосувати і до технічної документації оперативного (чергового) персоналу електростанцій і підстанцій. Черговий біля щита управління періодично робить записи в різні відомості і журнали, які знаходяться у нього на столі пульта (щита) управління.

Таким чином, при організації робочого місця необхідно виконувати вимоги ергономіки, т. Е. Враховувати всі фактори, що впливають на ефективність дій людини-оператора при забезпеченні безпечних прийомів його роботи.

Серед заходів, спрямованих на створення раціональних умов трудового процесу, важливе значення має режим праці і відпочинку. Особливо це відноситься до роботи виробничого персоналу, що виконує одноманітну роботу на верстатах з ручним керуванням (штампування, різання металу, свердління та ін.).

Чіткий ритм праці обумовлює нормальне функціонування організму людини в процесі роботи з мінімальною затратою нервової і м'язової енергії. Ритмічний працю менш обтяжливий і забезпечує більшу безпеку праці. Всі порушення трудового ритму протягом робочого дня (організаційні неполадки, відсутність потрібних деталей, інструментів, технічної документації та ін.) Ведуть до зниження працездатності і до швидкої стомлюваності.

6.3. Освітлення робочого місця.

Неправильна експлуатація так само, як і помилки, допущені при проектуванні і монтажу освітлювальних установок в пожежо-і вибухонебезпечних цехах (неправильний вибір світильників, проводів), можуть призвести до вибуху, пожежі і нещасних випадків. Крім того, при незадовільному освітленні знижується продуктивність праці і збільшується брак продукції.

Нормування природного освітлення проводиться за допомогою коефіцієнта природної освітленості або скорочено КПО:

е = (Єв / Ен) 100%, (6.1)

де е - коефіцієнт природної освітленості,%; Єв - освітленість всередині приміщення, лк; Ен -одночасне освітленість розсіяним світлом зовні, лк.

Освітленість приміщення природним світлом характеризується коефіцієнтами природного освітлення ряду точок, розташованих в перетині вертикальної площини характерного розрізу приміщення і горизонтальній площині, що знаходиться на 1 м над рівнем підлоги і прийнятої за умовну робочу поверхню (рис. 6.1).

Мінімальний КПО в залежності від точності роботи при верхньому і комбінованому освітленні нормується в межах від 10 до 2, а при одному бічному освітленні в хв - від 3,5 до 0,5.

Таблиця 7 Норми найменшої освітленості робочих поверхонь для газорозрядних джерел світла

Якщо робота пов'язана з підвищеною небезпекою травматизму, розміщенням деталей на рухомих поверхнях, якщо напружена зорова робота проводиться безперервно протягом робочого дня або розрізняє об'єкти розташовані від очей далі ніж на 0,5 м, норми освітленості підвищуються на один щабель відповідно до спеціальної шкалою освітленості. Так, в зазначених випадках найбільша освітленість для зорової роботи 1а може бути підвищена до 6000 і навіть до 7500 лк.

Безперебійність дії освітлювальної установки забезпечується пристроєм трьох видів освітлення: робочого, аварійного та освітлення безпеки (евакуаційного).

• Робоче освітлення призначене для створення необхідних умов роботи і нормальної експлуатації будівлі або території. При згасанні робочого освітлення тимчасове продовження роботи забезпечується аварійним освітленням.

• Аварійне освітлення передбачається в тих випадках, якщо згасання робочого освітлення може викликати: вибух, пожежа, отруєння людей, тривале порушення технологічного процесу, порушення роботи таких об'єктів, як електричні станції, вузли радіопередачі та зв'язку і т. П.

Світильники такого висвітлення повинні створювати на робочих поверхнях 5% освітленості, нормованої для даного виду робіт при системі загального освітлення, але не менше 5 лк при газорозрядних лампах і 2 лк - при лампах розжарювання.

• Живлення світильників аварійного освітлення здійснюється від незалежного джерела електроенергії, напруга на якому зберігається при зникненні його на інших джерелах (трансформатори, що живляться від двох електростанцій, генератори з самостійним первинним двигуном, акумуляторні батареї).

Виконання аварійного освітлення можливо двома способами: з числа світильників загального освітлення невелика частина виділяється для аварійного освітлення або для нього встановлюються додаткові світильники. В обох випадках в світильниках аварійного освітлення допускається застосування ламп розжарювання; люмінесцентні лампи допускаються при температурі навколишнього середовища, не нижче + 10 ° С і рівні напруги не менше 90% номінального.

Освітлення безпеки (евакуаційне) передбачається в виробничих приміщеннях при наявності небезпеки виникнення травматизму для евакуації людей з приміщення. Світильники такого висвітлення повинні забезпечувати по лінії основних проходів у приміщеннях освітленість не менше 0,5 лк, яка дозволяє відключити силове обладнання, припинити роботу і якщо це необхідно, покинути робоче приміщення. Система освітлення безпеки харчується від електричних мереж, незалежних від мереж робочого освітлення, починаючи від шин підстанцій.

6.4. Електробезпека.

Електроустановками називаються установки, в яких проводиться, перетворюється, розподіляється і споживається електроенергія. У різних електроустановках є різна небезпека ураження людей електричним струмом, так як параметри електроенергії, умови експлуатації електрообладнання та характер середовища приміщень, в яких воно встановлено, вельми різноманітні. Комплекс захисних заходів має відповідати вигляду електроустановки і умов застосування електроустаткування, забезпечуючи достатню безпеку.

В електроустановках застосовуються такі технічні захисні заходи: застосування малих напруг; електричне поділ мереж; захист від небезпеки при переході напруги з вищої сторони на нижчу; контроль і профілактика пошкоджень ізоляції; компенсація ємнісної складової струму замикання на землю; захист від випадкового дотику до струмоведучих частин; захисне заземлення; занулення; захисне відключення; застосування електрозахисних засобів.

Застосування цих захисних заходів регламентується ПУЕ, ПТЕ, ПТБ і іншими правилами.

До початку роботи і в процесі її виконання необхідно виконувати організаційні та технічні заходи, що забезпечують безпеку праці.

Роботи в діючих електроустановках поділяються щодо вжиття заходів безпеки на три категорії.

1. Зі зняттям напруги з струмоведучих частин.

2. Під напругою на струмопровідних частинах із застосуванням електрозахисних засобів. В електроустановках напругою вище 1000 В, а також на ПЛ до 1000 В до цих робіт відносяться роботи, виконувані на відстанях від струмопровідних частин.

3. Без зняття напруги на неструмоведучих частинах. До них відносяться роботи, виконувані за огорожами, на корпусах і оболонках електрообладнання.

Організаційними заходами, що забезпечують безпеку роботи в електроустановках від 30 до 380 В є:

-оформлення роботи спеціальним нарядом-допуском або розпорядженням, видача дозволу на підготовку робочих місць і допуску бригади до роботи, допуск до роботи;

-нагляд за безпекою працюючих під час виконання роботи, переведення бригади на інше робоче місце;

-оформлення перерв в роботі та її закінчення.

Всі роботи як зі зняттям напруги, так і без нього поблизу чи на струмопровідних частинах повинні виконуватися за нарядом-допуском або за розпорядженням, оскільки забезпечення їх безпечного виконання вимагає спеціальної підготовки робочого місця і виконання певних заходів. Виняток становлять короткочасні і невеликі за обсягом роботи, що виконуються черговим чи оперативно-ремонтним персоналом в порядку поточної експлуатації. Їх тривалість не повинна перевищувати 1 ч.

Після закінчення всіх робіт за нарядом робоче місце повинно бути прибрано ремонтною бригадою і оглянуто керівником робіт.

Включити електроустановку в роботу можна тільки після отримання на це дозволу і допуску від особи, яка видала його на підготовку робочих місць, або особи, який змінив його. Перед включенням повинні бути відновлені постійні огородження струмоведучих частин, зняті переносні заземлення і плакати, встановлені черговим чи оперативно-ремонтним персоналом.

Для безпечного виконання робіт з повним або частковим зняттям напруги в електроустановках станцій, підстанцій і мереж необхідно виконати такі технічні заходи:

1. Провести відключення і вжити заходів, що перешкоджають випадкової подачі напруги до місця роботи.

2. Вивісити на рукоятках комутаційних апаратів які забороняють плакати: Не включати - працюють люди або Не вмикати - робота на лінії і при необхідності встановити тимчасові захисного засобу не відключених струмопровідних частин.

3. Переносні заземлення (закоротки) приєднати до заземлювального пристрою, після чого перевірити відсутність напруги на відключених для виробництва роботи токоведущих частинах, на які повинні бути встановлені заземлення

4. Накласти на відключені струмопровідні частини переносні заземлення (відразу після перевірки відсутності напруги) чи включити заземлюючі ножі роз'єднувачів.

5. Якщо робота проводиться з частковим зняттям напруги, то обладнання, що залишилося під напругою, захистити, а на огорожі вивісити плакати «Стій - висока напруга!»; на підготовленому до ремонту електроустаткуванні вивісити плакат «Працювати тут».

Ці технічні заходи виконуються черговим чи оперативно-ремонтним персоналом, який обслуговує цю електроустановку станції, підстанції, мережі.

6.5. Шум і вібрація.

Шум - це безладне поєднання звуків різної частоти та інтенсивності (сили). Шум виникає при механічних коливаннях у твердих, рідких і газоподібних середовищах.

Джерелами виробничого шуму на електростанціях можуть бути турбо- і гідроагрегати, електродвигуни власних потреб, димососи і вентиляційні установки, дробарки і кульові млини систем пилоприготування, трансформатори, верстати і огрядні пневмо- і електромашини, транспортні засоби та ін. Механічні коливання з частотами 20-20 000 Гц сприймаються слуховим апаратом у вигляді звуку. Створювані технологічним обладнанням шуми можуть виникати при різних процесах: механічних (зіткнення, вібрації, тертя), аеродинамічних (нестаціонарні процеси в газах, при закінченні стиснутого повітря або газу, при горінні рідкого або розпорошеного палива в форсунках і ін.), Гідродинамічних (витікання рідини ) і електромагнітних (змінні магнітні поля в електрообладнанні).

Одним з методів зменшення шуму на об'єктах енергетичного виробництва є зниження або ослаблення шуму в його джерелах - в електричних машинах і трансформаторах, компресори і вентилятори, в машинах паливного пилепріготовленія (дробарки, млини) і ін.

Розробка малошумного виробничого обладнання часто є дуже складну технічну проблему. Проте на практиці по можливості слід застосовувати малошумное обладнання.

У машинах часто причиною неприпустимого шуму є знос підшипників, неточна складання деталей при ремонтах і т. П. Тому в процесі експлуатації всіх видів машин необхідно виконувати відповідні Правила технічної експлуатації. Ненормальний підвищений шум, створюваний трансформаторами і електричними машинами, часто буває через нещільного стягування пакетів сталевого сердечника, а в електродвигунах - при їх перевантаженні або роботі при обриві одного фазного проводу в живильної ланцюга.

Одним з ефективних засобів захисту від вібрації робочих місць, обладнання та будівельних конструкцій є віброізоляція, що представляє собою пружні елементи, розміщені між вібруючої машиною і підставою. Амортизатори вібрацій виготовляють зазвичай із сталевих пружин чи гумових прокладок. Пружинні амортизатори застосовують для віброізоляції насосів, дробарок, електродвигунів, двигунів внутрішнього згоряння. Віброізолюючий здатність гумових амортизаторів менше, ніж пружинних, але вони характеризуються великим внутрішнім тертям, що сприяє зменшенню часу загасання вільних коливань системи.

Для зменшення вібрації кожухів, огороджень і інших деталей, виконаних із сталевих листів, застосовують вібропоглощеніе - нанесення на вібруючу поверхню гуми, пластиків, вибропоглощающих мастик, які розсіюють енергію коливань. Застосуванням вибропоглощающих покриттів досягається також значне зниження рівня виробничого шуму.

Як індивідуального захисту від вібрацій, що передаються людині через ноги, рекомендується носити взуття на повстяної або товстій гумовій підошві. Для захисту рук рекомендуються виброгасящие рукавички.

Таблиця 8 Значення гранично допустимих рівнів шуму на робочих місцях виробничих підприємств

6.6. Мікроклімат робочої зони.

Оптимальний мікроклімат в приміщенні забезпечує підтримку теплового рівноваги між організмом і навколишнім середовищем. Підтримка на заданому рівні параметрів, що визначають мікроклімат -температури, вологості і рухливості повітря - може здійснюватися кондиціонуванням або з великими допусками вентиляцією. Але вентиляція і навіть кондиціонування повітря не захищають від теплового випромінювання (променистої теплоти).

Захист від прямої дії теплового випромінювання здійснюється в основному екрануванням - встановленням термічного опору на шляху теплового потоку. Екрани досить різноманітні, але за принципом їх дії вони діляться на поглинають і відображають променисту теплоту і можуть бути стаціонарними і рухливими. Екрани не тільки захищають від теплових випромінювань, але і захищають від впливу іскор, виплеск розплав-полоненого металу, окалини та шлаку.

Температура повітря в приміщенні не повинна перевищувати 30 ° С, вологість повітря не повинна перевищувати 75%.

6.7. Пожежна безпека.

Будівельними нормами і правилами, міжгалузевими правилами пожежної безпеки, галузевими стандартами і правилами пожежної безпеки, затвердженими міністерствами і відомствами, а також інструкціями щодо забезпечення пожежної безпеки на окремих об'єктах.

Для запобігання пожежі необхідні наступні заходи:

а) запобігання утворенню горючого середовища;

б) запобігання утворенню в займистою середовищі джерел запалювання;

в) підтримання температури і тиску займистою середовища нижче максимально допустимих по горючості;

г) зменшення визначального розміру займистою середовища нижче максимально допустимого по горючості.

Протипожежний захист забезпечують наступні заходи

а) максимально можливе застосування негорючих і важкогорючих речовин і матеріалів замість пожежонебезпечних;

б) обмеження кількості горючих речовин і їх належне розміщення;

в) ізоляція займистою середовища;

г) запобігання поширенню пожежі за межі вогнища;

д) застосування засобів пожежогасіння;

е) застосування конструкцій об'єктів з регламентованими межею вогнестійкості і горючістю;

ж) евакуація людей;

з) застосування засобів колективного та індивідуального захисту;

і) застосування засобів пожежної сигналізації та засобів сповіщення про пожежу;

к) організація пожежної охорони об'єкта.

Організаційними заходами щодо забезпечення пожежної безпеки є навчання робітників і службовців правилам пожежної безпеки; розробка і реалізація норм і правил пожежної безпеки, інструкцій про порядок роботи з пожежонебезпечними речовинами і матеріалами; виготовлення і застосування засобів наочної агітації щодо забезпечення пожежної безпеки. Важливим заходом щодо забезпечення пожежної безпеки є організація пожежної охорони об'єкта, яка передбачає профілактичне і оперативне обслуговування об'єктів, що охороняються.

Якщо палаюча електроустановка не відключили і знаходиться під напругою, то гасіння її становить небезпеку ураження електричним струмом. Як правило, гасити ручними засобами пожежа електроустаткування слід при знятому з нього напрузі. Якщо чомусь зняти емоційну напругу неможливо, то допускається гасіння установки, що знаходиться під напругою, але з дотримання особливих заходів електробезпеки, які передбачені Інструкцією по гасінню пожеж в електроустановках електростанцій і підстанцій.

Керівником гасіння пожежі до прибуття першого пожежного підрозділу є старший по зміні енергетичного об'єкта - начальник зміни, черговий інженер, диспетчер електромереж, черговий по підстанції. Відключення приєднань, на яких горить електрообладнання, може проводитися черговим без попереднього дозволу вищого оперативного персоналу, але з наступним повідомленням.

Гасіння пожеж компактними і розпорошеними водяними струменями без зняття напруги з електроустановок допускається тільки у відкритих для огляду ствольщика електроустановках, в тому числі палаючих кабелів при номінальній напрузі до 10 кВ. При цьому ствол повинен бути заземлений, а ствольщик-працювати в діелектричних ботах і рукавичках і перебувати на відстані від вогнища не менше 3,5 м цри діаметрі сопло 13 мм і напрузі до 1 кВ включно і 4,5 м при напрузі до 10 кВ. При діаметрі сопло 19 мм ці відстані збільшуються відповідно до 4 і 8 м. При цьому застосування морської і сильно забрудненої води не допускається.

Гасіння пожеж ручними засобами в сильно задимлених приміщеннях енергооб'єктів з проникненням в них без зняття напруги не допускається.

При загорянні обмотки генератора або синхронного компенсатора електрична машина повинна бути відключена від мережі і зупинена, після чого слід включити стаціонарну систему водяного пожежогасіння. Застосування пінних хімічних вогнегасників для гасіння пожежі всередині генератора або синхронного компенсатора інструкцією забороняється.

При загорянні водню в зливних маслопроводах, в зоні висновків та інших місцях генератора або синхронного компенсатора з водневим охолодженням необхідно зупинити турбіну генератора (відключити компенсатор від мережі), а потім від централізованої системи пожежогасіння подати вуглекислий газ або азот в корпус для витіснення водню. Одночасно слід приступити до гасіння палаючого водню за допомогою вуглекислотних вогнегасників та інших засобів пожежогасіння.

6.8.1. Ручні вогнегасники.

На електростанціях, підстанціях та інших об'єктах електричних мереж застосовуються ручні вогнегасники. З їх допомогою можна швидко ліквідувати вогнище загоряння або локалізувати вогонь до прибуття пожежної команди.

Ручні вуглекислотні вогнегасники типу ОУ-2> ОУ-5 та ОУ-8 (рис. 6.1.) Ємністю відповідно 2,5; 5 і 8 л призначені для гасіння невеликих загорянні всіх видів. Вони приводяться в дію шляхом відкриття запірного вентиля обертанням маховичка. Струмінь снегообразной вуглекислоти діє протягом 30 - 40 с на відстані до 2 м.

Вуглекислотні-брометіловий вогнегасник типу ОУБ-7 (рис. 6.1.) Має балон місткістю 7 л, в якому міститься 97% бромистого етилу і 3% рідкої вуглекислоти. Склад знаходиться під тиском стисненого повітря. При відкриванні вентиля з випускного отвору викидається вогнегасна речовина у вигляді туманообразного хмари. Час дії вогнегасника близько 40 с, дальність викидання речовини 4 - 5 м. Вогнегасник типу ОУБ придатний для гасіння твердих і рідких горючих речовин, а також знаходяться під напругою електроустановок, оскільки бромистий етил не проводить електричний струм.

Порошковий вогнегасник типу ОПС-10 (рис. 6.2) наповнений як вогнегасної кошти сухим порошком (кальцинована або двовуглекисла сода, поташ та ін.). Вогнегасник складається з балона 1 ємністю 10 л, заповненого огнегасящим порошком. До корпусу прикріплений балон 2 з інертним газом (азот), що знаходяться під тиском близько 15 МПа. При відкриванні вентиля порошок з балона напором газу виталкі-

Мал. 6.1. Вогнегасник ОУ-2

Мал. 6.2. Вогнегасник ОУБ-7

Мал. 6.3. Вогнегасник ОПС-10

ється в шланг 3, а потім через розтруб 4 подається до осередку загоряння. Тривалість дії цього вогнегасника близько 30 с. Вогнегасник ОПС-10 призначений для гасіння невеликих вогнищ загоряння лужних металів, гасіння яких водою не допускається.

Широко поширений вогнегасник типу ОХП-10, вогнегасна речовина якого утворюється у вигляді хімічної піни (рис. 6.3). Він складається з сталевого зварного корпусу 1, всередині якого знаходиться стакан 2, що містить суміш сірчанокислого окисного заліза з сірчаною кислотою. Корпус заповнюється, розчинний двовуглекислого натрію (луг) з солодкового екстрактом. При повороті на 180 ° рукоятки 3 шток 4 піднімає гумову пробку і при перекиданні вогнегасника догори дном кислотна і лужна частини змішуються. При цьому утворюється двоокис вуглецю у вигляді піни, яка викидається через сопло і направляється в осередок загоряння. Вогнегасник діє ефективно протягом близько 60 з і дає струмінь піни до 8 м. Ручний повітряно-пінний вогнегасник типу ОВП-5 і ОВП-10 (рис. 6.3) має резервуар об'ємом відповідно 5 або 10 л, заповнений 5% -ним розчином піноутворювача ПО-1. При повороті важеля 3 стиснута в балоні 2 двоокис вуглецю через пінний насадок 4 викидає розчин піноутворювача у вигляді високо кратною піни. Вогнегасник ефективно діє близько 20 с; довжина пінного струменя до 4,5 м.

6.9. Захист від впливу електромагнітного поля промислової частоти

Вплив поля на здоров'я людей. В процесі експлуатації електроенергетичних установок - відкритих розподільних пристроїв (ВРП) і повітряних ліній (ПЛ) електропередачі напругою 400 кВ і вище - відмічено погіршення стану здоров'я персоналу, що обслуговує ці установки. Суб'єктивно це виражається в погіршенні самопочуття працюючих - підвищена стомлюваність, млявість, головні болі, поганий сон, болі в серці і т. П.

Спеціальні спостереження та дослідження, що проводяться в Радянському Союзі і за кордоном, дозволили встановити, що фактором, що впливає на здоров'я обслуговуючого персоналу, є електромагнітне поле, що виникає в просторі навколо струмоведучих частин діючих електроустановок. В електроустановках напругою менше 400 кВ також виникають електромагнітні поля, але менш інтенсивні і, як показує тривалий досвід експлуатації таких установок, які не мають шкідливого впливу на біологічні об'єкти.

Інтенсивне електромагнітне поле промислової частоти викликає у працюючих порушення функціонального стану центральної нервової системи, серцевої діяльності та системи кровообігу. При цьому спостерігаються підвищена стомлюваність, зниження точності робочих рухів, зміна кров'яного тиску і пульсу, виникнення болю в серці, що супроводжуються серцебиттям і аритмією, і т. П.

Ефект впливу електромагнітного поля на біологічний об'єкт прийнято оцінювати кількістю електромагнітної енергії, що поглинається цим об'єктом при перебуванні його в поле. Електромагнітне поле можна розглядати що складається з двох полів: електричного і магнітного. Можна також вважати, що в електроустановках електричне поле виникає при наявності напруги на струмопровідних частинах, а магнітне - при проходженні струму по цих частинах.

При малих частотах, в тому числі при 50 Гц, електричне і магнітне поля практично не пов'язані між собою, тому їх можна розглядати окремо один від одного і також окремо розглядати вплив, який чиниться ними на біологічний об'єкт. Виходячи з цього визначено поглинається тілом людини енергія електричного і магнітного полів. При цьому в будь-якій точці електромагнітного поля, що виникає в електроустановках промислової частоти, поглинута тілом людини енергія магнітного поля приблизно в 50 разів менше поглинутої ним енергії електричного поля. Разом з тим вимірами в реальних умовах встановлено, що напруженість магнітного поля в робочих зонах ВРУ і ПЛ напругою до 750 кВ включно не перевищує 20 - 25 А / м, в той час як шкідливу дію магнітного поля на біологічний об'єкт виявляється при напруженості 150 - 200 А / м.

Це дозволило зробити висновок, що негативна дія на організм людини електромагнітного поля в електроустановках промислової частоти зумовлено електричним полем; магнітне ж полі має незначний біологічну дію і в практичних умовах їм можна знехтувати.

Електричне поле електроустановок частотою 50 Гц можна розглядати в кожен даний момент як електростатичне поле, т. Е. Застосовувати до нього закони електростатики. Це поле створюється між двома електродами (тілами), що несуть заряди різних знаків, на яких починаються і закінчуються силові лінії.

Поле електроустановок є нерівномірним, т. Е. Напруженість його змінюється уздовж силових ліній. Разом з тим воно зазвичай несиметричне, оскільки виникає між електродами різної форми, наприклад між токоведущей частиною і землею або металевої заземленої конструкцією.

Поле повітряної лінії електропередачі є, крім того, плоскопаралельним, тобто форма якого однакова в паралельних площинах, званих площинами поля. В даному випадку площині поля перпендикулярні осі лінії.

Процес біологічної дії електричного поля на організм людини вивчений недостатньо. Передбачається, що порушення регуляції фізіологічних функцій організму - зміна кров'яного тиску, пульсу, порушення серцевого ритму - зумовлено впливом поля на різні відділи нервової системи. При цьому підвищення збудливості центральної нервової системи відбувається за рахунок рефлекторного дії поля, а гальмівний ефект викликається прямим впливом поля на структури головного і спинного мозку. Вважається, що кора головного мозку, а також проміжний мозок особливо чутливі до дії електричного поля.

Передбачається також, що основним матеріальним чинником, що викликає такі зміни в організмі, є індукований в тілі струм і в значно меншій мірі - електричне поле.

Поряд з біологічною дією електричне поле обумовлює виникнення розрядів між людиною і металевим предметом, що мають інший потенціал, ніж людина.

Якщо людина стоїть безпосередньо на землі або на струмопровідних заземленому підставі, то потенціал його тіла практично дорівнює нулю, а якщо він ізольований від землі, то тіло виявляється під деяким потенціалом, що досягає іноді декількох кіловольт.

Очевидно, що дотик людини, ізольованого від землі, до заземленого металевого предмета, так само як і дотик людини, що має контакт з землею, до металевого предмету, ізольованого від землі, супроводжується проходженням через людини в землю розрядного струму, який може викликати хворобливі відчуття, особливо в перший момент. Часто дотик супроводжується іскровим розрядом.

У разі дотику до ізольованого від землі металевого предмета великої протяжності (трубопровід, дротяна огорожа на дерев'яних стійках і т. П.) Або великого розміру (наприклад, дах дерев'яного будинку) струм через людини може досягати значень, небезпечних для життя.

6.10. Режим роботи.

Обслуговування електроживлячих пристроїв здійснюється чотирма електромеханіками. Режим роботи залежить від стану або подачі електроживлення на станцію для безперервної роботи АТС, тобто день може бути не нормірованнним. Загальна кількість годин проведених на робочому місці в тиждень не повинна перевищувати 41 годину, або в день 8 годин 12 хвилин.

Кожен вихідний день на станції чергує один з електромеханіків, в состветствіі з графіком чергувань складеним інжененром АТС по техніці безпеки. Компенсація за години чергування або проведені на усунення аварії є відгул (НЕ режимний вихідний).

Режим роботи.

Початок роботи о 9 ^00, кінець роботи в 18 ¹².Продолжітельность робочого дня 8 годин 12 хвилин. Тривалість робочого тижня складе 41 годину.

7. Економіка.

7.1. Економічне обгрунтування впровадження терісторного випрямного пристрою типу ВУТ.

Для оцінки ефективності технічного рішення в дипломному проекті потрібна певна система показників, які характеризують об'єкт проектування комплексно, всебічно, як з технічної, так і з економічного боку.

При визначенні економічної ефективності будівництва різних станційних споруд, вузлів або блоків. У дипломному проекті необхідно расчетать капітальні витрати, експлуатаційні витрати, обсяг продукції в грошовому відношенні, показники, що характеризують будівництво харчування АТС (випрямляч типу ВУТ).

Проаналізуємо на які пристрої харчування АТС були витрачені будівництво ВУТ і яку економічну вигоду принесе терісторний випрямляч.

7.2. Капітальні вклади.

Капітальні витрати - це витрати на будівництво підприємств, систем і споруд зв'язку, а також на реконструкцію, модернізацію та розширення існуючих об'єктів зв'язку. Для розрахунку капітальних вкладень, що йдуть на реконструкцію і розширення споруд АТС (із застосуванням випрямлячів з теристори).

Складемо дві зведені кошториси двох варіантів.

1 варіант - застосування в харчуванні АТС випрямлячів типу ВУК;

2 варіант - застосування в харчуванні АТС випрямлячів типу ВУТ;

Кошторис 1.

Таблиця 7.1. Капітальні вкладення на установку ВУК

Кошторис 2.

Таблиця 7.2. Капітальні вкладення на установку ВУТ.

Зведені кошториси 1, на установку випрямного пристрою типу ВУК, і кошторис 2, на установку випрямного пристрою типу ВАТ, дозволяють зробити висновок, що капітальні вкладення за варіантами становлять:

До ₁ = 365707 тнг. До ₂ = 240964 тнг. (7.1)

До _уд = К / N, де N - питомі вкладення на 1 ВУК або ВУТ. (7.2)

До _Уд1 = 365707/5 = 73141 тнг .; До _УД2 = 240964/5 = 48192 тнг .; (7.3)

7.3. Експлуатаційні витрати і собівартість одиниці продукції.

Експлуатаційні витрати Е - це поточні витрати підприємства на виробництво продукції, що включають витрати як живого праці, так і громадського.

Загальна величина експлуатаційних витрат при оцінки ефективності виробничої діяльності підприємства зв'язку, впровадження нової техніки використовується для розрахунку собівартості одиниці продукції, термін окупності, коефіцієнт економічної ефективності, наведених витрат, річного економічного ефекту.

Загальна сума річних експлуатаційних витрат обчислюється на основі кошторису витрат на виробництво за такими елементами витрат.

1. Розраховуємо річний фонд заробітної плати за формулою:

Ф _зп = 1,15 × Р × 3 × 12; (7.4)

Ф _ЗП1 = 1,15 × 3 × 7826 × 12 = 324000 тнг .; (7.5)

Ф _ЗП2 = 1,15 × 1 × 7826 × 12 = 216000 тнг., (7.6)

де Ф _зп - річний фонд, Р - число працівників, З - заробітна плата певного виду працівника, 1,15 - коефіцієнт премії і доплат до заробітної плати.

2. Відрахування на соціальні податки 21%.

СН ₁ = 68040 тнг.

СН ₂ = 45360 тнг.

3. Амортизаційні відрахування розраховуємо за формулою:

А = ФН _заг / 100 (7.7)

А ₁ = 23478 × 25/100 = 5869 тнг. (7.8)

А ₂ = 7826 × 5/100 = 391 тнг. (7.9)

4. Витрати на матеріали і запасні частини можна розраховувати знаючи величину капітальних вкладень.

М ₁ = К × 5% = 365 707 × 5% = 18285 тнг. (7.10)

М ₂ = К × 3% = 240 964 × 3% = 10971 тнг. (7.11)

5. Інші витрати по нашому підприємству складають 10% від заробітної плати основних робітників і складе:

П _{р 1} = 324000 × 10% = 32400 тнг. (7.12)

П _{р 2} = 216000 × 10% = 21600 тнг. (7.13)

Загальна сума експлуатаційних витрат по порівнюєш продукції складе:

Е _р1 = 448594 тнг.

Е _р2 = 294322 тнг.

7.4. Прибуток.

Прибуток є найважливішим узагальнюючим П-показником, що характеризує ефективність виробничої діяльності підприємства зв'язку.

Прибуток П експлуатаційного підприємства зв'язку - це чистий дохід, який визначається як різниця його власного доходу Д _з і експлуатаційними витратами.

П = Д _з -Е _р (7.14)

У відповідності з конструкцією з визначення економічної ефективності в господарстві зв'язку при розрахунку коефіцієнта економічної ефективності і терміну окупності капітальних вкладень на установку випрямного пристрою власні доходи визначаються як 60% тарифних доходів, звідси

Д _з = N × 3000 × 340 × 0,6, (7.15)

де N- число задіяних ВУТ і ВУК, 3000 - число абонентів, 340 - абонентська плата.

Д _з1 = 5 × 3000 × 340 × 0,6 = 3060000 тнг. (7.16)

Д _с2 = 5 × 3000 × 340 × 0,6 = 3060000 тнг. (7.17)

Звідси

П ₁ = 3060000-448594 = 2611406 тнг. (7.18)

П ₂ = 3060000-294322 = 2765678 тнг. (7.19)

Розраховуємо показник абсолютної економічної ефективності

Е _абс = П / К; (7.20)

Е _абс1 = 2611406/365707 = 7,140. (7.21)

Е _абс2 = 2765678/240964 = 11,477. (7.22)

Розраховуємо річний економічний ефект

З _пр1 = S ₁ + Е × К _1; (7.23)

З _ПР2 = S ₂ + Е × К _2; (7.24)

З _пр1 = 448594 + 0,33 × 365 707 = 569 277 тнг. (7.25)

З _ПР2 = 294322 + 0,33 × 240 964 = 373 840 тнг., Де Е = 0,33., (7.26)

тоді Е = С _пр1 -С _ПР2 = 569277-373840 = 195437 тнг., (7.27)

де Е - кошти, які економлять витрати на експлуатацію нового випрямного пристрою типу ВУТ.

На підставі наведених розрахунків складаємо підсумковий аналітичний лист.

Таблиця 7.3. Підсумкова таблиця.

Висновок.

Аналіз даних, наведених вище, показує ефективність установки і термін окупності та інші показники в багато разів менше, що і доводить ефективність проектованого випрямляча типу ВУТ.

Література.

1. Бакалов В.П. та ін. Основи теорії електричних ланцюгів і електротехніки: Підручник для вузів / В.П.Бакалов, А.Н.Ігнатов, Б.І.Крук. -М .; Радио и связь, 1989. -528с.: Ил.

2. Сизих Г.Н. Пристрої електроживлення зв'язку: Підручник для технікумів М .: Радио и связь, 1982.- 288с., Іл.

3. Іванов - Циганов А.І. Електропреобразовательниє устрою РЕМ: Підручник для вузів за фахом «Радіотехніка» -4 видання перероблено і доповнено М; Вища школа 1991р. -272с .: ил.

4. Технічний опис випрямного пристрою типу ВУТ 70/600 2Д0.321.068.ТО

5. Методичні вказівки. Електроживлення пристроїв зв'язку. Москва 1986р. -82с. мул.

6. Охорона праці .: Підручник для студентів ВНЗ. Князевський Б.А., Долін П.А., Марусова Т.П. та ін. переробка і доповнення. - М: Вища школа, 1982р. - 311с .; мул.