Розробка інвертора напруги для апаратури зв'язку

Содержание
Вступ
1. Системи електропостачання
1.1 Види систем електроживлення
1.2 Планування систем електроживлення
1.3 Вимоги до систем електроживлення
1.4 Вимоги до джерела безперебійного живлення
2. Огляд існуючих перетворювачів напруги
2.1 Джерела безперебійного тагарантованого електроживлення
2.2 Електромеханічні перетворювачі напруги
2.3 Інвертор
2.4 Конвертори — перетворювачі постійної напруги
3. Синтез структурної схеми
3.1 Опис структурної схеми інвертора
3.2 Вибір схеми інвертора, опис принципу дії
4. Вибір елементної бази
4.1 Вибір діодів
4.2 Вибір транзисторів
4.3 Вибір конденсаторів
4.4 Вибір резисторів
4.5 Вибір трансформаторів
4.6 Вибiр пристроїв індикації
4.7 Вибір запобіжників
4.8 Вибір акомулятора
5. Економічна частина
5.1 Коротка характеристика собівартості продукції
5.2 Розрахунок собівартості виготовлення блоку живлення
6. Охорона праці
6.1 Організація заходів з безпекипраці при виготовленні та випробуванні блоків живлення
6.2 Безпечне ведення робіт
6.3 Пожежна безпека
6.4 Вимоги техніки безпеки до радіоелектронного обладнання
6.5  Вимоги безпеки при роботі ручними інструментами при збірних та монтажних роботах
Висновок
Вступ
В даний час спостерігається збільшення потребиу високошвидкісних центрах обробки даних, системах телекомунікаційного зв'язку вреальному масштабі часу і застосуванні систем з безперервним автоматичним технологічнимпроцесом. Зростання потреби в такому устаткуванні поряд із забезпеченням великоюкількістю різноманітних можливостей висуває вимоги до їхніх джерел електроживлення.
Незважаючи на те, що при генерації електроенергії сигнал має чудовуформу, у той момент, коли електроживлення досягає споживача, його якість далекавід ідеального. Більшість типів перекручувань неприпустимі, наприклад, значні провалинапруги і коливання частоти, що можуть призвести до непоправних втрат, викликанихушкодженням устаткування в сполученні c неможливістю його подальшого використанняпо призначенню. Звичайно ж фінансові наслідки цього можуть бути просто страшними,впливаючи не тільки на поточну роботу, але, що є серйознішим, і на розвиток бізнесув майбутньому.
При проектуванні радіоелектронної апаратури, однимз основних критеріїв економічності є зниження споживаної пристроєм потужності (зокрема,застосування нових технологій дозволило скоротити на кілька порядків споживанняенергії побутовою апаратурою в порівнянні навіть з десятком років тому).
За минулі більш ніж 100 років від моменту появипершого електронного пристрою (радіо А.С. Попова) до наших днів змінилось кількапоколінь електронних пристроїв, що мають принципові відмінності по функціональнихможливостях, типу застосовуваної елементної бази, конструктивно-технічному рішеннюі т.д. Це рівною мірою відноситься до радіоелектронної апаратури побутового призначення,так і системам керування складними технічними об'єктами, такими як повітряні лайнери,космічні апарати та ін. Однак кожен вид електронних засобів, будь це комп'ютер,схема керування роботою системи життєзабезпечення, програвач компакт-дисків чи радіолокаційнастанція всі вони мають пристрій який забезпечує електроживленням всіх елементів(електронних ламп, транзисторів, мікросхем), пристроїв які входять до тієї чи іншоїсистеми. Отже наявність джерела живлення в будь-якому пристрої річ цілком очевиднаі вимоги до нього досить великі, адже від його якісної роботи залежить робота пристроюв цілому. Особливу увагу на живлення стали звертати при побудові складних цифровихпристроїв (персональний комп'ютер чи будь-яка інша мікропроцесорна техніки) де виниклапотреба забезпечення цих пристроїв безперервним і найголовніше — якісним живленням.Пропадання напруги для пристроїв цього класу може бути фатальним: медицинські системижиттєзабезпечення потребують постійної роботи комплексу пристроїв, і вимоги до їхживлення дуже суворі; системи банківського захисту і охоронні системи; системи зв'язкуі передачі інформації.
При створенні електронного пристрою окремого класуі призначення (електронно-обчислювальні машини, медична і побутова електронна техніка,засоби автоматизації) чи джерело системи забезпечення гарантованого живлення можутьбути підібрані з тих, які серійно випускаються промисловістю. У деяких країнах існуютьфірми, що спеціалізуються на промисловому випуску Джерел безперервного живлення,і споживач має можливість вибрати той, котрий йому найбільше підходить. Однак, якщопо в експлуатаційному, конструкторському чи іншому розуміннях джерела безперебійногоживлення, що випускаються серійно, не задовольняють потреб споживача, необхіднорозробити новий, з урахуванням усіх правил і обмежень, специфічних для цього виду.
Темою даного проекту є розробка джерела безперервногоживлення яке б було універсальним. Універсальність його заключається в тому, щовін би міг використовуватись в будь-якій апаратурі, починаючи з персонального комп'ютераі закінчуючи медичною апаратурою. Причина побудови джерела — це можливість йоговикористання в будь-якій апаратурі, для якої є важливим фактором мати саме синусоїдальнунапругу, напругу яка б при роботі джерела від мережі чи від внутрішніх батарей немалаб провалів напруги при переході роботи з одного в інше.
За своїми технічними даними ПБЖ працює і як акумулятор.Під час своєї роботи ПБЖ накопичує електроенергію. У разі відсутності подачі струмуіз зовнішніх електромереж пристрій здатний автономно забезпечити протягом певногочасу (до повної розрядки) безперебійне живлення для роботи техніки.
Більшість сучасних ПБЖ, крім свого основного завдання- забезпечувати безперебійне живлення, — ще й фільтрують напругу, що надходить нанавантаження (виступають як фільтр мережевих перешкод), і стабілізують напругу(виступають як стабілізатор напруги)
Функціонально ПБЖ містить такі вузли, як блок силовий,блок контролю і управління, блок індикації, вхідний і вихідний фільтри, акумуляторнабатарея, вентилятори.
Результатом виконання дипломного проекту є розробкаконструкції і технології виготовлення блоку контролю та управління відповідно дотехнічного завдання.
1. Системи електропостачання
Електропостачання стаціонарнихспоживачів, як правило, централізоване, тобто від енергетичних систем.
Енергетичною системою (енергосистемою) називається сукупність електростанцій електричних і тепловихмереж, з'єднаних між собою й зв'язаних спільністю режиму й безперервністю процесувиробництва й розподіли електричної енергії й теплоти.
Системою електропостачання називається сукупність електроустановок, призначених для забезпечення споживачівелектричною енергією.
Забезпечення споживачівелектричною енергією називається електропостачанням.
Апаратура зв'язку призначенадля перетворення електричної енергії в енергію, що несе інформацію (енергію електромагнітниххвиль: аналогових, дискретних, відео, графічних і звукових сигналів), відноситьсядо електроприймачів, тобто до споживачів електричної енергії.
Джерела електроживленняділяться на первинні й вторинні, незалежні й автономні.
Первинні джерелаелектроживлення (ПДЕЖ) — це пристрою, що перетворять теплову,механічну або хімічну енергію в електричну. До них відносяться генератори із приводомвід парової, газової або гідравлічної турбіни: електроагрегати й електростанціїіз двигунами внутрішнього згоряння, акумулятори, паливні елементи й ін.
Джерела вторинногоелектроживлення (ВДЕЖ) — це пристрої, що перетворять електричнуенергію первинних джерел по частоті, величині напруги й інших параметрах, що забезпечуютьживлення електрокористувачів. До них відносяться випрямлячі, інвертори, трансформатори,стабілізатори, фільтри й ін.
Сукупність функціональнозв'язаних первинних і вторинних джерел електроживлення, пристроїв керування, комунікаційрозподілу, захисту, контролю й сигналізації утворюють систему електроживленняспоживача електричної енергії.
Споживачі електричноїенергії відносно забезпечення надійності електропостачання підрозділяються на перші,другу й третю категорії.
До першої категоріївіднесені споживачі, перерив електропостачання яких може викликати перерву зв'язків,порушення передачі найважливішої інформації й, як наслідок, привести до зривувиконання завдання.
До другої категоріївіднесені споживачі, переривши в електропостачанні яких допускається на час, необхіднедля включення резервного (автономного) джерела живлення діями особового складу черговоїзміни (вручну). Це, як правило, електрокористувачі, що забезпечують експлуатаціюрізних систем робочого освітлення, вентиляції, водопостачання й ін.
До третьої категоріївіднесені всі інші електрокористувачі, зовнішнє й освітлення, зарядні пристрої таін.
Зовнішнє електропостачання,як правило, здійснюється по кабельних лініях від двох незалежних районних ТП напругою35/10 кВ або 110/10 кВ, розташовуваних не далі 10-12 км від вузла зв'язку.
Система внутрішньогоелектропостачання призначена для перетворення й розподілу електричної енергії, одержуваноївід систем зовнішнього або резервного електропостачання по центрах (елементам) вузлазв'язку.
У тих випадках, колизовнішнє електропостачання відсутнє, живлення вузла зв'язку здійснюється від системиавтономного електропостачання — автономного джерела електроживлення (АВЕЖ). У якостіАВЕЖ може використовуватись резервна електростанція.
На вузлі зв'язку системаавтономного електропостачання є складовою частиною системи внутрішнього електропостачання.
Стаціонарні вузли зв'язкувідносяться до першої категорії споживачів. Основною схемою електропостачання їхє двомережна схема. За цією схемою на центральний розподільний пункт (ЦРП) або головнутрансформаторну підстанцію (ГТП або ТП) заводяться дві високовольтні лінії, приєднанідо двох і більше незалежних джерел енергосистеми. На трансформаторних підстанціях,звичайно на стороні низької напруги, обладнається централізоване автоматичне включеннярезерву (АВР), що у випадку ушкодження однієї з ліній забезпечує швидке (менш 1с) перемикання навантаження на справну лінію. Таким чином, завдяки наявності двохнезалежних мереж електропостачання забезпечується висока надійність живлення СУЗ.
Для забезпечення безперебійногоживлення засобів зв'язку на ВУС обладнаються резервне й аварійне джерело електроенергії.
Як резервні джерелана СУЗ обладнуються власні електростанції (ВЕСТ) з теплоелектричними агрегатамитипу АД, АСДА, ДГА, ЕСД (ЕСБ). Причому одною з вимог, пропонованих до електростанцій,є те, що станція повинна бути двухагрегатного виконання з потужністю кожного агрегатурівної номінальної потужності, споживаної ЦЕП і стандартної напруги, величина якоїповинна відповідати напрузі, одержуваної від трансформаторної підстанції электросистеми.
Як аварійне джерелоелектроживлення найбільш перспективної є система, що складається з акумуляторноїбатареї й автономного інвертора на тиристорах, на виході якого повинен бути зміннийструм стандартної напруги (статичний УГП). Аварійне джерело, як правило, забезпечуєелектроенергією апаратуру зв'язку пріоритетних абонентів і аварійного освітленняВУС.
1.1 Види систем електроживлення
Багато проблем, характернихдля традиційних централізованих систем електроживлення, можуть бути вирішені задопомогою переходу до розподілених систем електроживлення. У цей час провідні виробникисучасного телекомунікаційного обладнання впроваджують нові децентралізовані системиелектропостачання, які дозволяють забезпечити більш високі експлуатаційні характеристики:
· регулювання напруги на навантаженні,
· резервування мереж постійного струму,
· контроль і керування за допомогою мікропроцесорів,
· використання силового обладнання, виконаного у виглядікомпактних і легких модульних пристроїв.1.2 Планування систем електроживлення
При плануванні системиелектроживлення необхідно відповісти на наступні питання:
· який тип електрообладнання буде забезпечуватися електроживленням(комутаційна техніка, контрольні пристрої та інше);
· яка СВМ арна потужність цих пристроїв і яке очікуванеенергоспоживання цих пристроїв у найближчому майбутньому;
· параметри вхідної мережі змінного струму: номінальнанапруга, кількість фаз;
· скільки відводів для споживача повинно бути реалізовано;
· яка частка обладнання із твердим допуском напруги абоіншого номіналу (замовлення DC-DC перетворювача);
· потреба в наявності гарантованого електроживлення споживачівзмінного струму і яка їхня СВМ арна потужність (замовлення інверторів)
· необхідність віддаленого моніторингу за роботою системелектроживлення;
· який час задається при роботі від акумуляторних батарей,який максимальний час їхнього відновлення при їх повному розряді, скільки груп акумуляторнихбатарей передбачається встановити; визначення необхідності установки резервної дизельноїабо газової електростанції;
· у яких умовах передбачається експлуатація електроживлюючогообладнання (температура, вологість, вібрація й т.д.).1.3 Вимоги до систем електроживлення
До використовуваногоу галузі зв'язку ДБЖ пред'являєтьсяряд додаткових вимог. Серед них — низьке тепловиділення, близький до одиниці вхіднийкоефіцієнт потужності навантаження й відповідність галузевим стандартам за рівнемелектромагнітної емісії в радіочастотному діапазоні (EMI/RFI).
Зниження негативноговпливу електромагнітних перешкод на роботу телекомунікаційного обладнання — питанняаж ніяк не незначне, тому більшість виробників приділяють йому підвищену увагу.Деякою гарантією «радіобезшумності» ДБЖ може служити відповідний сертифікатМінзв'язку України.
Крім того, однією знайбільш важливих характеристик ДБЖ є наявність засобів віддаленого керування ймоніторингу системи енергопостачання. Відповідно висувається ряд вимог до штатногопрограмного забезпечення, його СВМ існості із прикладним ПО й операційними системами,найбільш часто використовуваними в галузі телекомунікацій.
Не можна забувати йпро конструктивне виконання (масогабаритних характеристиках) ДБЖ, але тут багаточого залежить від типу телекомунікаційного обладнання. Якщо мова йде про захисткомунікаційного вузла провайдера Internet, ДБЖ повинен без проблем монтуватися встандартну стійку або апаратну шафу, займаючи мінімум робочого простору.
У цей час питаннямзабезпечення споживачів якісними послугами передачі даних, телефонії, Інтернетуй інфраструктурою для електронної комерції приділяється все більша увага. Жорсткаконкуренція на ринку дозволяє споживачам вибирати не в рамках альтернативи матителефон взагалі або не мати, а звертатися до операторів, які можуть забезпечитине тільки якісний телефонний зв'язок, але ще й комплекс додаткових послуг з передачіданих, по доступу до інформаційних ресурсів в Інтернеті і т.д. Для рішення проблемиякості в телекомунікаціях електроживлення не є, звичайно, достатньою умовою, алехотілося б підкреслити, що це — необхідно для надання будь-якої надійної та конкурентноспроможноїпослуги в інфокомунікаційних системах.
Звичайно при створенніоб'єктів телекомунікацій витрати тільки на забезпечення пристроями безперебійногоелектроживлення становлять СВМ у 10% і вище від вартості телекомунікаційного обладнання.Якщо ж об'єкт має потребу в гарантовному електроживленні, то витрати на обладнаннязростуть ще на 10% і досягнуть 20%. Якщо ще врахувати, що рівень безвідмовностіелектроживлення істотно впливає на доступність системи зв'язку або передачі даниху цілому, то стає зрозумілим значення й місце електроживлення в інфокомунікаціях.
Важливість надійногоелектроживлення в першу чергу пояснюється тим, що воно визначає надійність роботиобладнання електрозв'язку й, тим самим, забезпечення інформаційними й комунікаційнимипослугами. Обладнання електроживлення працює в найбільш важких умовах у порівнянніз іншими пристроями (по навантаженню, по температурі), і внаслідок цього для забезпеченнянеобхідної надійності роботи систем електроживлення змушує застосовувати найбільшякісні й, відповідно, дорогі елементи.
Це необхідний захід,тому що надійність роботи обладнання електрозв'язку принципово не може бути вищенадійності системи електроживлення.
 1.4 Вимоги до джерела безперебійного живлення
Блок повинен відповідативимогам існуючих технічних вимог.
Джерело безперебійного живлення повинне забезпечуватиконтроль параметрів вхідної напруги в межах, які забезпечують нормальну роботу імпульсногоджерела живлення. Це обумовлено особливостями імпульсних блоків живлення, а самешироким діапазоном вхідної напруги. Межа зміни напруги на вході, при якому забезпечуєтьсянормальна робота від мережі ІБП, повинна складати:
· нижній поріг — 30%;
· верхній поріг + 20%.
ІБП повинен забезпечувати контроль параметрів навиході при забезпеченні живлення від зовнішньої мережі і в режимі харчування відбатарей:
· контролювати вихідну напругу;
· контролювати рівень навантаження.
Вимірювання параметрів дозволяє спостерігати запроцесами, які відбуваються в мережі, своєчасно реагувати на зникнення напруги абовідхід його величини від меж, перевищення яких викликає порушення роботи імпульснихджерел живлення.
Так, як характеристики напруги мережі мають певніпараметри, встановлені стандартами (ГОСТ 3413-96), та напруга живлення ДБП повиннавідповідати величині 220В, і мати відхилення напруги і частоти, які не перевищуютьграничних значень.
Так, як ми розраховуємо джерело безперебійногоживлення, яке можна було б застосовувати з різноманітним навантаженням, передбачуванавихідна потужність складатиме 100 Вт.
Так, як необхідно забезпечити час резервного живлення,під час якого необхідно, наприклад, виконати можливий перехід на живлення від енергоємнішогоджерела (наприклад, генератора), або завершення роботи тих або інших пристроїв,що від нього живляться мінімальний необхідний час резервування (резервного живлення)повинно бути не менше 5 млн., при 100% навантаженні. Основні технічні вимоги зводимов таблицю3.1
Таблиця 3.1Основні технічні вимоги.№ Параметр Ед. вимірювання
Величина
параметра 1 Вихідна потужність Вт 100 2 Входноє/виходноє напруга Вольт 220/220 3 Вхідна частота Гц 50 4 Діапазон змін вхідної частоти при роботі від мережі % +/-5 5 Діапазон змін вхідної напруги при роботі від мережі % +20/-30% 6 Діапазон стабілізації вихідної напруги при живленні від батареї % +/ — 1,5% 8 Час перемикання на батарею, не менше мс ® 0 9 Час резервування (резервного живлення) від батарей при 100% навантаженні, не менше мин. 25
інвертор напруга блок живлення
2. Огляд існуючих перетворювачів напруги
Часто при живленні електронних пристроїв у резервномустані використовують акумуляторні батареї вони є низьковольтними, а для живленняланцюгів вжитку потрібна значна напруга. При цьому удаються до перетворення напруги.Для цього використовують:
- інвертори
- конвертори
- електромагнітні перетворювачі
Електромагнітніперетворювачі виробляють напругу синусоїдальної форми, перетворюючи змінне магнітне поле.Такі перетворювачі використовуються на підприємствах зв’язку, банках і тому подібне.Недолік електромагнітного перетворювача: великі габарити і маса.
В даний час є статичні перетворювачі з вихідноюнапругою формою близьким до синусоїдального.
Конвертор — перетворювачпостійної напруги в змінну, але іншого рівня (з проміжним перетворенням вхідноїнапруги в змінне і трансформацією до потрібного рівня).
Інвертор — пристрої,що перетворюють постійний струм в змінний з незмінною або регульованою частотоюі що працюють на автономне (не пов'язану з мережею змінного струму) навантаження.Як навантаження автономного інвертора може виступати як одиничний споживач, такі розгалужена мережа споживачів.2.1 Джерела безперебійного та гарантованогоелектроживлення
Під гарантованимживленням (ГЖ) варто розуміти забезпечення апаратури зв'язку й засобів автоматизаціїелектроенергією в будь-яких режимах роботи системи електроживлення, за виняткомкороткочасних перерв при роботі комутаційних пристроїв, пуску автоматизованих дизельнихелектроагрегатів і струморозподільної мережі (СРС).
Таблиця 2.1.1 Основні види неполадок у мережахелектроживлення і їх наслідки.Найменування неполадки Визначення Можлива причина Наслідки Сплески напруги
Короткочасні підвищення
напруги в мережі на величину більше 10%
на час більше 20 мс.
Відключення енергоємного
обладнання,
короткі замикання в
мережі електропостачання
Втрата інформації,
вихід
апаратури з ладу. Високовольтні викиди
Короткочасні імпульси
напруги до 6000 В
і тривалістю до 10 мс.
Удар блискавки, іскріння
перемикачів,
статичний розряд.
Втрата інформації,
вихід з ладу
елементів апаратури. Просідання напруги
Короткочасне зниження
напруги до величини менш
80-85% від номінального
Включення енергоємного
обладнання, запуск
потужних електродвигунів.
Втрата
інформації, вихід
апаратури з ладу. Високочастотний шум
Радіочастотні перешкоди.
Перешкоди
електромагнітного
або іншого походження
Електромотори, реле,
силова комутаційна
техніка,
передавачі, магнітні бури. Вихід з ладу дискових накопичувачів, зависання комп'ютерів. Вибіг частоти
Відхід частоти на
В Величину більше3Гц від
номінального (50 Гц).
В Підключення енергоємного обладнання, запуск
потужних електродвигунів, перевантаження
в лінії електроживлення.
Вихід з ладу дискових
накопичувачів, зависання комп'ютерів,
втрата даних Підсадження напруги
Спадання напруги в
мережі на тривалий час Нестабільність генератора.
Втрата даних, при
вихіді з ладу апаратури. Провалля напруги
Відсутність напруги в
Електромережі
протягом більше 40 мс.
Неполадки в лінії,
спрацьовування
систем захисту.
Втрата даних, вихід з
ладу апаратури.
Під безперебійнимживленням (БЖ) варто розуміти забезпечення засобів зв'язку й автоматизації електроенергієюв будь-яких режимах роботи СЕЖ, за винятком аварій агрегатів безперебійного живленняй струморозподільної мережі.
Обчислювальні пристрої,об'єднані в мережі, більше піддані помилкам через проблеми з електроживленням. Цевідбувається через те, що, наприклад, з різних причин обладнання мережних вузлівзберігає дані різного роду в оперативній пам'яті, і ймовірність втрати або спотворенняцих даних, а також імовірність збою в роботі обладнання істотно зростає при зниженніякості електроживлення. Фінансові втрати від таких збоїв тим більше, чим більш відповідальнуфункцію виконує мережний вузол. У таблиці представлені основні види неполадок умережах електроживлення і їх наслідки. Для забезпечення споживачів гарантованимживленням використовуються резервні джерела живлення (резервна мережа або резервнаелектростанція). Запровадження в дію резервних джерел відбувається автоматично.Пристрою, що забезпечують автоматичне включення резервного джерела, одержали назвупристроїв автоматичного включення резерву. Принцип побудови системи гарантованогоживлення за допомогою пристроїв АВР показаний на Рис.1.1 Пристрої АВР складаютьсяіз двох контакторів — КМ1 (нормальної роботи), КМ2 (аварійні роботи) і ланцюгівкерування цими контакторами, які забезпечують контроль напругі джерел живлення,їхнє перемикання й блокування.
/>
Рис. 1.1 Принцип побудови системи гарантованогоживлення з допомогою АВР
З розглянутогопринципу видно, що в кожному разі перехід на резервне джерело (мережа, агрегат)пов'язаний з повною перервою в живлення споживачів. Тривалість цієї перерви залежитьвід типу використовуваних пристроїв АВР і ступеня автоматизації резервних електростанцій.Існуючі пристрої АВР із використанням електромеханічних реле й контакторів забезпечуютьперемикання на резервну мережу за 0,6.0…0,7с.
При аварійномупереході від джерел зовнішнього електропостачання на резервну автоматизовану подругому й третьому ступені електростанцію перерва може досягати 15.60…60 с.
Пристрої,що забезпечують безперебійність живлення засобів зв'язку й автоматизації при аварійнихрежимах роботи зовнішніх джерел і резервних електростанцій називаються агрегатамибезперебійного живлення. Деякі типи АБЖ на практиці одержали назву джерел безперебійногоживлення (ДБЖ).
Досвід іпрактика застосування сучасної апаратури зв'язку й засобів автоматизації при живленніїх від електромереж загального призначення 220/380 В показують, що АБЖ необхіднозастосовувати не тільки й не стільки тоді, коли напругу в мережі повністю зникає,але головним чином для забезпечення необхідного апаратурі якості електроенергії.Про це свідчать середні статичні дані розподіли несправностей в електромережах 220/380В, (табл.2.2).
З табл.1.2видно, що така несправність, як відключення (провалля) напруги мереж, у загальномуобсязі всіх несправностей займає всього лише близько 12 %.
Таблиця 1.2
Розподіл несправностейв електромережах 230/380 В  %
Тривале або короткочасне відключення напруги
Високочастотні перешкоди
Високовольтні викиди
Провали (відключення)
Спотворення
Сплески
45
20
16
12
5
2 Всього 100
Зараз напрактиці знаходять застосування два типи АБЖ: електромашинні АБЖ і статичні ДБЖіз випрямлюючи-інверторними перетворювачами.
На нашомупідприємстві використовуються ДБЖ із випрямлюючи-інверторними перетворювачами.
У цей частакі ДБЖ розроблені й впроваджуються в СЕЖ вузлів зв'язку й об'єктів автоматизаціїДБЖ на основі статичних перетворювачів, які практично за всіма показниками перевершуютьелектромашинні ДБЖ. Вони мають більш високий ККД, значно менші габарити й масу,більший термін служби. У них відсутні обертові частини, що істотно спрощує експлуатаційнеобслуговування й зменшує шум при роботі.
Аналіз всіхтипономіналів сучасних статичних ДБЖ показує, що за принципом роботи й можливостямїх можна класифікувати за трьома типами: перемикаються з мережним фільтром, що перемикаютьсяз мережним стабілізатором і фільтром, з подвійним перетворенням енергії.
Перерва велектроживленні при перемиканні на резервне джерело завдяки використанню електроннихключів вдалося звести до 2,5…5 мс. Звичайно така перерва не страшна для споживачів,що мають безтрансформаторний вхід джерел вторинного електроживлення. Такими споживачамиє більшість сучасних персональних комп'ютерів, для яких в основному й призначенийданий тип ДБЖ.
 2.2 Електромеханічні перетворювачі напруги
Електромеханічні перетворювачі енергії з обертальнимрухом — електричні машини — складають найбільш важливий клас компонент електромеханічнихсистем. Електричні машини вельми всілякі по конструкції і призначенню, процеси вних відрізняються великою складністю. Електромеханічні перетворювачі енергії, діяяких заснована на законах електромагнітної індукції, підкоряються принципу оборотності.Один і той же пристрій може працювати як електрогенератор, якщо до нього підводитьсямеханічна енергія, або як двигун, якщо до нього підводиться електрична енергія.Електромеханічні перетворювачі енергії — електричні машини працюють в космосі, глибокопід землею і у воді. Електромеханічні перетворювачі енергії, що працюють в космосі,знаходяться в умовах невагомості і мають сумірні моменти інерції якоря і індуктора,тому можуть рухатися в просторі обоє частини машини. Електрична машина в космосіотримує декілька мір свободи, і рівняння електромеханічного перетворення енергіїускладнюються, набуваючи загальнішого вигляду. Співвідношення моментів і швидкостейв різних режимах роботи двигунів. | Механічні характеристики двигуна і механізмув загальній системі координат. Електромеханічним перетворювачем енергії в приводахє електрична машина. У електромеханічних перетворювачах енергії частини, що взаємнопереміщаються, розділені повітряним зазором. У повітряному зазорі зосереджена енергіяелектромагнітного поля, що зв'язує обмотки, що обертається і нерухому. Далі читачпереконається в тому, що саме в повітряному зазорі відбувається перетворення енергіїз електричної в механічну і назад. У цій книзі будуть розглянуті машини, в якихвизначає є магнітне поле.
У практиці вивчення електромеханічних перетворювачівенергії знайшов вживання і інший вигляд моделювання, використання якого частенькопред'являє менш жорсткі вимоги до знання параметрів, а у ряді випадків дозволяєвзагалі відмовитися від необхідності знаходження аналітичного опису явища. Цей метод- фізичне моделювання — встановлює відповідність між об'єктами однієї фізичної природи.Величини моделі, що кількісно характеризують явище, при цьому можуть вельми істотновідрізнятися від аналогічних величин оригінала. Якщо предметом дослідження є потужніелектричні машини і системи, масштаби звичайна істотно менше одиниці; при моделюванніпристроїв малих розмірів і потужностей доцільно масштаби моделювання вибирати великимиодиниці. Асинхронна машина є загальним електромеханічним перетворювачем енергії.Дійсно, вона може працювати як наступних перетворювачів.
Головними функціональними елементами є електромеханічніперетворювачі енергії — ЕП змінного і постійного струму. Робочі процеси ЕП базуютьсяна фундаментальних законах електродинаміки і механіки. Для аналізу процесів в ЕПЕможуть застосовуватися методи теорії електромагнітного поля і методи теорії електромеханічнихсистем. Далі використовується головним чином другий підхід, який дозволяє записатидиференціальні рівняння для перехідних процесів електричних ланцюгів і руху ЕПЕ.Загальна структурна схема електричного приводу. Таким чином, ЕД є електромеханічнимперетворювачем енергії. Електромагнітна потужність ЕПЕ, як і будь-якого електромеханічногоперетворювача енергії, залежить від струму в обмотці якоря. Проведений розгляд показує,що узятий нами електромеханічний перетворювач енергії задовольняє всім основнимвимогам, сформульованим на початку цього параграфа, і може бути використаний яккроковий двигун. Необхідно, проте, встановити циклічну повторюваність станів перетворювачаі виявити види циклів. Однією з тенденцій розвитку електроприводу є поступове зближенняелектромеханічного перетворювача енергії (електричної машини) і споживача цієї енергіїмашини-знаряддя. У міру такого зближення як електрична машина, так і машина-знаряддявипробовують весь більший взаємний вплив.
Принципові схеми ЕПЕ з обертальним (а. Перехіднийпроцес в ЕПЕ, як і в будь-якому електромеханічному перетворювачі енергії, описуєтьсясистемою диференціальних рівнянь електричної рівноваги і динаміки руху ротора. Значеннявідносного навантаження, як і в будь-якому електромеханічному перетворювачі енергії,впливає на ефективність роботи ЕПЕ. У двох крайніх положеннях:
1 — коротке замикання
2 — холостий хід, енергія в навантаженні не виділяється.Магнітозв'язність ланцюга. Для багатьохелектромеханічних перетворювачів енергії характерне взаємне переміщення котушок.Хоча визначення повної картини поля реальної машини, що обертається, є практичнонеможливим, математична модель електромеханічного перетворювача енергії дозволяєвирішувати багато завдань, задаючись напругою на вхідних затисках перетворювача.Виходячи в своїх виставах з картини поля в повітряному зазорі, робимо в рівнянняхнезалежно змінними напруги на статорі або роторі. Електромашинний підсилювач (ЕМП)з поперечним полем є електромеханічним перетворювачем енергії, якого можна використовуватияк силовий перетворювач в установках малої потужності до 10 кВт і як проміжний підсилювачв установках великої потужності. Реалізація елементів ЕП. Система управління ЕП- сукупність пристроїв, що управляють і інформаційних, і пристроїв сполучення ЕП,призначена для управління електромеханічним перетворювачем енергії з метою забезпеченнязаданого руху виконавського органу робочої машини. Тут лише коротко розглянемо впливзворотних зв'язків на характеристики машини в тій мірі, скільки це необхідно длярозуміння роботи електромеханічних перетворювачів енергії. Математичні моделі електричнихмашин в перехідних і сталих режимах; узагальнені досягнення в області аналізу ісинтезу електромеханічних перетворювачів енергії; показано вживання нових математичнихметодів у вирішенні оптимізаційних завдань; освітлені останні досягнення у вживанніобчислювальних машин для вирішення завдань електромеханіки. Моделі електромеханічнихсистем складаються, як і при прямій реалізації, а саме з моделей електричного ланцюгаі механічної системи, об'єднаних моделлю електромеханічного перетворювача енергії,- електричної машини. Для систем приводу змінного струму модель електричної машинискладається по рівняннях. Для об'єднання електричної і механічної частин тут невимагається джерел струму, оскільки струми і моменти зображаються напругою.
Конструкція генератора братів Пікси.
У останні десятиліття з'явилися нові конструктивнівидозміни електричних машин: лінійні двигуни, машини з декількома мірамисвободи, з рідким і газоподібним ротором і ін. Інженер-електромеханік повинні умітипідійти до створення і дослідження будь-якої електричної машини — електромеханічногоперетворювача енергії, тому основи загальної теорії електромеханічного перетворювачаенергії повинні викладатися не лише в спеціальних курсах, але і в загальному курсіелектричних машин. Дані хвилевих крокових електродвигунів для прецизійнихшвидкодіючих систем управління, автоматичних цифрових стежачих систем, за устаткування.Електромеханічний перетворювач енергії в цих двигунах поєднується з одноступінчатоюхвилевою зубчастою передачею. Двигуни характеризуються: високими точністю, швидкодією,роздільною здатністю; підвищеною надійністю, обумовленою відсутністю швидко вращающихсячастин; великим моментом, що обертає, при малих масі і габаритних розмірах, що дужеважливе для їх вживання в інших двигунів закрите, кріплення — фланцеве, можуть займатив просторі будь-яке робоче положення, режим роботи — тривалий. Енергія з мережі(від включеного десь генератора) спочатку запасається в магнітному полі (у електричніймашині енергія електромагнітного поля зосереджена, в основному, в повітряному зазорі),а потім перетвориться в механічну і теплову. Тому в ненасиченому лінійному електромеханічномуперетворювачі енергії лише половина енергії, що забирається з мережі, перетворитьсяв механічну енергію, якщо вважати, що електрична енергія, що перетворюється в теплову,дорівнює нулю. Фізично це означає, що в мить, коли машина здійснює механічну роботу,така ж кількість енергії має бути запасена в електромагнітному полі. Пропонованаувазі читачів книга присвячена математичному опису процесів, що відбуваються в електричнихмашинах. Основна увага приділена диференціальним рівнянням електромеханічних перетворювачівенергії і рішенню їх за допомогою аналогових і цифрових обчислювальних машин. Укласичних підручниках по електричних машинах виклад теорії починається з комплекснихрівнянь, схем заміщення і векторних діаграм. Почавши виклад з диференціальних рівнянь,що описують як динамічні режими, так і сталі, підвести читача до комплексних рівняньелектричних машин. Лінійні електричні машини застосовуються практично лише в руховомурежимі. У генераторному режимі знаходить вживання МГД-генератор — електромеханічнийперетворювач енергії. Але при пульсаціях магнітного поля або швидкості плазми навиході можна отримати змінні напруга і струм. Такий генератор за принципом дії іконструкції близький до лінійних двигунів і МГД-насосам.
РОЗГЛЯНЕМО ПРИКЛАД ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА.
Найбільш повні і різносторонні характеристики електроприводівпри їх синтезі і аналізі можуть бути отримані у разі, коли електрична машина розглядатиметьсяяк узагальнена. Для подальшого аналізу розглянем машину з трифазними обмотками настаторі і роторі, які створюють магнітні поля, що складаються з головних полів іполів розсіяння. Головним полем — називають поле, магнітний потік якого береучасть в електромеханічному перетворенні енергії. При цьому його можна представитияк два взаємодіючі поля: головного поля обмотки статора і головного поля роторноїобмотки. У свою чергу головне поле обмотки статора або роторної можна представитияк результуюче поле, утворене дією окремо кожної фази цих обмоток. Останні поля,які не створюють головного поля, тобто безпосередньо не беруть участь в електромеханічномуперетворенні енергії, називають-полями розсіяння. Представимо електричнумашину у вигляді, зручному для здобуття вихідних положень електромеханічного перетворенняенергії. Виходячи з того, що всякий результуючий вектор сили, що намагнічує, віддії сил, що намагнічують, в багатофазній обмотці можна замінити дією однієї обмоткиз таким же модулем сили, що намагнічує, вектор якої направлений в ту ж сторону,що і вектор результуючих сил багатофазної обмотки, представимо багатофазну узагальненумашину її еквівалентом — однофазною машиною. При цьому виходитимемо з того, що магнітнеполе статора і ротора, що обертається, створюватиметься надалі трифазною обмоткою.Така машина і складові її магнітного потоку представлені на рис.1, де прийняті наступніпозначення:
U1 і U2 — напруга, прикладенадо статору і роторній обмоткам відповідно;
Ф1 — повний потік, пронизливий обмоткустатора і викликаний всіма струмами в обмотках електричної машини;
Ф2 — повний потік, пронизливий обмоткуротора і викликаний всіма струмами в обмотках електричної машини;
Ф11 — частина потоку Ф1,викликаного струмом І1;
Ф 22 — частини потоку Ф2,викликаного струмом І2;
Ф12 — частина потоку Ф1,викликаного струмом І2;
Ф 21 — частини потоку Ф2,викликаного струмом І1;
Ф 01 — потоку розсіяння обмотки статора,викликаного струмом статора І1, і пов'язаний з обмоткою статора, алене зчеплений з обмоткою ротора;
Ф 02 — потоку розсіяння обмотки статора,викликаного струмом ротора І2, і пов'язаний з обмоткою ротора, але незчеплений з обмоткою статора;
/>
Рис.1. Магнітні потоки, утворені обмотками статораі ротора в електричній машині:
Ф — взаємний потік, зчеплений з обмоткою статораі з обмоткою ротора, тобто загальний для обох обмоток потік, створюючий головнеполе і що бере участь в електромеханічному перетворенні енергії.
На рис.1 кожна замкнута лінія із стрілками змальовуєвідповідну складову магнітного потоку, вказаного на цьому ж малюнку.
Співвідношення між потоками наступне:
/> (1.1)
/>
де з цих же співвідношень виходить, що
/> (1.2)
/>
 2.3 Інвертор
Інвертор — це пристрій, призначений дляперетворення постійного струму в змінний. На відміну від джерел безперебійного живлення,інвертори забезпечують значно більший час автономної роботи при меншій або порівняннійвартості. У перетворювальних пристроях режим інвертування дуже часто чергуєтьсяз режимом випрямляння, тобто один і той же перетворювач може працювати і у випрямнихі інверторних режимах. Наприклад, якщо керований випрямляч працює на двигун, топри розгоні двигуна перетворювач працює у випрямному режимі, енергія поступає змережі змінного струму в навантаження. При гальмуванні двигуна, рух під уклон ітак далі перетворювач працює в режимі інвертування, а потужність (енергія) та, щогенерується двигуном, що гальмується, передається в мережу змінного струму.
Інвертор значно дешевший за міні-електростанцію,мініатюрний і легкий. Спільно з одним, або декількома акумуляторами він може працюватияк автономне джерело безперебійного живлення для будинку, котельної, пожежних іохоронних систем. Якщо є мережева напруга 220 Вольт, він просто пропускає його«крізь» себе і, при необхідності, заряджає акумулятори. Якщо напруга вмережі зникла, миттєво починає генерувати змінну напругу 220 Вольт від акумуляторів.Час автономної роботи залежить від потужності навантаження і ємкості акумуляторів.Так, наприклад, чотирьох акумуляторів по 190 А/ч вистачить на 17 годин автономноїроботи при постійному навантаженні 500 Вт. При появі мережевої напруги прилад автоматичноперемкнеться в початковий стан очікування і зарядить акумулятори.
Класифікація інверторів.
Розрізняють два типи інверторів: інвертори,ведені мережею, мережні (залежні інвертори) і автономні (незалежні інвертори). Перші(залежні) віддають енергію з ланцюга постійного струму тільки в мережу змінногоструму, яка необхідна інвертору принципово, для комутації струму з одного тиристорана іншій. Частота інвертування рівна частоті мережі. У автономних інверторах енергіяз ланцюга постійного струму передається в навантаження змінного струму, що не маєінших джерел змінної напруги. Комутація струму тиристорів здійснюється або по ланцюгууправління (керовані ключі), або спеціальним комутуючим пристроєм. Частота інвертуваннявизначається тільки схемою управління.
Також існує класифікація інверторів заформою вихідної напруги. Розрізняють інвертори з квадратичною (square), з трапецієвидною(modifed sine ware) і з синусоїдальною формою (sine ware) вихідної напруги. Длянавантаження з магнітними сердечниками (двигуни, трансформатори) модифікація форминапруги приводить до деякої зміни потужності. Для телевізорів, комп'ютерів, лампрозжарювання і нагрівальних приладів вказаний чинник значення не має. Особливийвипадок — двигуни асинхронного типу (насоси, холодильники, кондиціонери), що вимагаютьдостатньо високої якості електроживлення.
Інвертор — прилад перетворює постійну напругу взмінну. Потреба в інверторах існує для вирішення завдання живлення пристроїв дляпобутової мережі 220В 50Гц від джерел постійної напруги, наприклад акумуляторів.З розвитком електроніки це завдання вирішувалося усе більш складними методами, щодають якісніші параметри вихідної електроенергії. Проте на практиці застосовуютьсяяк сучасні, так і більш архаїчні прилади, тому розглянемо основних типів інверторівв історичному порядку.
Першими з'явилися інвертори на основі трансформаторівтих, що працюють на частоті мережі 50Гц. Блок-схема інвертора приведена на мал.№1.
/>
Рис 2.3.1 Блок-схема трансформаторного інвертора.
Джерело енергії постійного струму, в найпоширенішомувипадку акумулятор 12В, підключається до трансформатора через трипозиційний комутатор.Комутатор є набором електронних ключів, що забезпечує 3 стани: до первинної обмоткитрансформатора підключено джерело живлення позитивною полярністю, до первинної обмоткитрансформатора підключено джерело живлення негативною полярністю і стан коли первиннаобмотка закорочена. Послідовно перемикаючи ці стани, на первинній обмотці формуєтьсязмінна напруга частотою 50Гц і амплітудою 12В. На вторинній обмотці трансформаторапри цьому формується напруга з тією ж частотою і формою, проте ефективна напругаскладає 220В. Графіки напруги на трансформаторі приведені на мал. №2. Вихідна напругазнімається з вторинної обмотки, тому має такі ж параметри.
/>
Рис.2.3.2 Графіки напруги на трансформаторі
Дана форма напруги називається «Модифікованасинусоїда» і широко застосовується в інверторах для мережі 50Гц, тому параметри,що описують її, розглянуті детальніше. Взагалі параметри, задаючі форму модифікованоїсинусоїди, це амплітуда вихідної напруги і коефіцієнт заповнення, що показує відношеннятривалості імпульсу до періоду сигналу. Ці параметри задаються при конструюванніінверторів. З міркувань того, що інвертор повинен замінювати мережу 220В 50Гц, зазвичайвибирається амплітудне значення напруги модифікованої синусоїди таке ж, як і в мережі,тобто 311В. При цьому, аби забезпечити ефективну напругу 220в, таке ж як і в мережі,коефіцієнт заповнення виходить 0.5. Проте в інверторі цього типа амплітуда вихідноїнапруги виходить залежною прямо пропорціонально від напруги джерела. Якщо як джерелоенергії використовується акумулятор, а це найпоширеніший випадок, то його напругапри розряді знижується, і амплітуда модифікованої синусоїди на виході перетворювачатакож знижується, відповідно знижується і ефективне значення напруга на виході перетворювача.Для того, щоб поліпшити якість енергії на виході перетворювача в цих умовах частозастосовують схеми управління, які змінюють коефіцієнт заповнення вихідної напругитак, щоб підтримувати ефективну напругу незмінним. Наприклад, інвертор, розрахованийна напругу джерела 12В, працює від розрядженого акумулятора з напругою 10В. Прицьому амплітудна напруга на виході знижується пропорційно до 259В. Схема управліннязмінює коефіцієнт заповнення вихідної напруги до 0.72, при цьому ефективна напругазалишається рівним 220В. Проте форма напруги і його амплітуда міняється, що можебути недопустимо для деяких навантажень, що буде показане далі.
Оскільки основним елементом інвертора цього типає трансформатор 50Гц, можливості по мініатюризації, зменшенні матеріаломісткостіі підвищенні ефективності роботи інвертора вельми обмежені. Тому на основі сучасноїелементної бази були розроблені інвертори з вч перетворенням. Блок-схема такогоінвертора приведена на мал. №3.
/>
Рис.2.3.3 Блок-схема інвертора з вч перетворенням.
Джерело енергії постійного струму підключаєтьсяна вхід високочастотного перетворювача постійної напруги (dcdc перетворювач). Данийблок перетворить вхідну напругу в напругу, відповідну амплітуді мережевої напруги,311В. Це перетворення відбувається за допомогою трансформатора, що працює на підвищеній(десятки і сотні кілогерц) частоті, тому габарити і матеріаломісткість інверторазначно зменшилися. Вихідна напруга перетворювача подається на комутатор, аналогічнийкомутатору в інверторі трансформаторного типа. Графік вихідної напруги комутаторамає такий же вигляд, як і напруга на виході комутатора в трансформаторному інверторі,проте амплітуда напруги досягає 311В. Вихід комутатора є виходом інвертора, і графіквихідної напруги відповідає напрузі на вторинній обмотці трансформатора в трансформаторномуінверторі (рис.2). Міркування щодо форми вихідної напруги, викладені вищі, справедливіі для даного типа інвертора. Зміна ж форми вихідної напруги залежно від величинивхідної напруги може відбуватися або немає, це залежить від топології dcdc перетворювача.Якщо перетворювач стабілізований, то при зміні вхідної напруги вихідна напруга перетворювачане змінюється. При цьому також форма і амплітуда вихідної напруги інвертора не змінюється.Проте існують і простіші різновиди dcdc перетворювачів, які не є стабілізованими,і вихідна напруга яких пропорційно вхідному. Для інверторів, зібраних на основітаких перетворювачів, справедливі висновку щодо зміни вихідної напруги для трансформаторнихінверторів.
З розвитком електроніки з'явилася можливість створитиінвертори з синусоїдальною формою напруги на основі вч перетворення електричноїенергії. За допомогою даних інверторів можливе здобуття вихідної напруги, що задовольняєстандартам на якість електроенергії в енергетиці, що неможливе для перетворювачівраніше розглянутих типів. Блок-схема інвертора приведена на мал. №4.
/>
Рис.2.3.4 Блок-схема інвертора з синусоїдальноювихідною напругою.
Джерело енергії постійного струму підключаєтьсяна вхід високочастотного перетворювача постійної напруги, як і в інверторі з вчперетворенням, розглянутому раніше. Вихідна напруга інвертора може бути різною залежновід конструкції, проте воно має бути вище за амплітудну напругу мережі, тобто вище311В. Вихідна напруга перетворювача поступає на вч інвертор (dc/ac), керований знижуючийімпульсний перетворювач, що є. Даний перетворювач може встановлювати на своєму виходінапругу по сигналу від схеми управління в діапазоні від нуля до напруги живлення,тобто до напруги більше 311В. Вч інвертор зазвичай містить два таких каналу за мостовоюсхемою, таким чином, напруга між їх виходами може досягати від — 311В до +311В,як і в мережі 220В. Графіки вихідної напруги по обох вихідних дротах і результуючавихідна напруга інвертора представлені на Рис.2.3.5 З графіків виходить, що схемауправління подає особливий сигнал на кожен канал вч перетворювача, що змінюєтьсяв часі таким чином, що вихідна напруга кожного каналу вч перетворювача змінюєтьсяпо синусоїдальному закону з частотою 50Гц, і зміщено по фазі на 180? між каналами.Напруга ж між виходами є синусоїдою без постійною складовою амплітудою 311В. Змінаформи вихідної напруги залежно від величини вхідної напруги не відбувається унаслідоктого що або dc/dc перетворювач або вч інвертор виконуються стабілізованими, тобтовихідна напруга не залежить від вхідної.
/>
Рис.2.3.5 Графіки напруги на виходах інвертора.
2. Види електроприладів з активним характером навантаженняі особливості роботи різних типів інверторів з даним виглядом навантаження.
Електричні прилади з активним характером опорупоширені повсюдно. До них відносяться різні види нагрівальних приладів, а такожосвітлювальні прилади на основі ламп розжарювання. Також поширені комбіновані навантаження,в яких окрім основного споживача з активним характером опору присутні інші споживачіз різним характером опору, проте потужність цих споживачів значно нижча. Наприклад,нагрівальний елемент з схемою контролю температури. Такі навантаження також можнавважати наближеними до активними, міра наближення визначається відношенням потужностейосновного активного навантаження і не додатковою активною. Взагалі активне навантаженняє найбільш простим виглядом навантаження для інвертора, тому що вихідний струм інверторау будь-який момент часу, тобто при будь-якому миттєвому значенні вихідної напруги,обмежений і визначається законом Ома. Тому допустима будь-яка форма вихідної напругиінвертора, наприклад модифікована синусоїда. Також весь вихідний струм інверторайде на створення вихідної активної потужності, тому ефективність роботи (величинакоефіцієнта корисної дії) інверторів будь-якого типа буде максимальна при даномутипові навантаження.
Для коректної роботи активних навантажень важливелише середньоквадратичне значення напруги, а всі розглянуті раніше типи інверторівздатні видавати таку ж середньоквадратичну напругу, як і мережу 220В. Проте потенційноважливим моментом для роботи з активним навантаженням є здатність інвертора видаватипостійну середньоквадратичну напругу при напрузі живлення, що змінюється. Всі розглянутіраніше типи інверторів мають таку можливість при відповідних функціях системи управління,проте кожна конкретна модель інвертора може мати чи ні подібну функцію.
Також навантаження з активним характером опоруможуть бути лінійними або нелінійними, тобто опір навантаження може бути постійнимабо змінним в часі. Типовим прикладом нелінійного навантаження є лампа розжарювання,причому відмінність в опорі в гарячому і холодному стані може досягати 10 разів.При роботі інвертора з таким типом навантаження може виникати короткочасне, алезначне збільшення струму навантаження. В цьому випадку можлива втрата працездатностіінвертора із-за спрацьовування захисту по максимальному вихідному струму. Протеробота схеми захисту не залежить від типа перетворювача, тому відмінності між роботоюрізних моделей інверторів відбуватимуться із-за відмінності в системах захисту,а не із-за принципової відмінності в типах інверторів.
Відмінність між типами інверторів з різною формоювихідної напруги можна оцінити за допомогою частотного аналізу по гармонійному складувихідної напруги. Інвертори з синусоїдальною формою вихідної напруги містять в спектрівихідної напруги лише основну гармоніку 50Гц. Інвертори ж з вихідною напругою увигляді модифікованої синусоїди містять в спектрі вихідної напруги також вищі непарнігармоніки значної амплітуди. Оскільки форма вихідного струму при активному навантаженніповторює форму напруги, то подібні висновки будуть справедливі і про спектр вихідногоструму. Практично оцінити відмінності у формі вихідного струму можна по вироблюваномуїм акустичному ефекту. Акустичний ефект може мати різну фізичну природу, наприкладсила Ампера, що вимушує вагатися провідники із струмом, або магнітострикційний ефектв матеріалах, що знаходиться в магнітному полі, що збуджується струмом. Акустичнийефект може виникати у всіх ділянках послідовного вихідного ланцюга, наприклад вспоживачі або сполучних дротах, або в самому інверторі. Людина здатна на слух розрізнятигармонійний склад вироблюваного акустичного ефекту. Так, звук від інвертора з синусоїдальноюформою вихідної напруги відчувається як однотонний шум, що гуде (низькочастотний).А звук від інвертора з формою вихідної напруги у вигляді модифікованої синусоїдибільш тембральний забарвлений, з вираженими обертонами, більш схожий на стук
3. Види електроприладів з індуктивним характеромнавантаження і особливості роботи різних типів інверторів з даним виглядом навантаження.
Електричні прилади з індуктивним характером опоручасто зустрічаються в техніці і в побуті. До цих приладів відносяться електровібраційніприлади, наприклад бритви і насоси, освітлювальні прилади з індуктивними баластами,електромеханічні реле, електричні двигуни.
Реальне індуктивне навантаження є частково чистоюіндуктивністю і частково активним навантаженням. Для опису індуктивного навантаженняможливо використовувати послідовну модель, в якій навантаження представляється увигляді послідовний сполученої індуктивності і опору. Для опису співвідношення впливуцих елементів на вихідний струм перетворювача використовують параметр «коефіцієнтпотужності (КМ.)», який визначає відношення активної потужності до повної потужності.При індуктивному навантаженні КМ
При роботі споживачів з індуктивним характеромнавантаження від різних типів перетворювачів виявляється відмінність ефективногоструму навантаження. Даний ефект існує тому що для індуктивного навантаження окрімефективної напруги важливе ще і середнє значення напруги за період. Цей вивід виходитьіз закону електромагнітної індукції, згідно якому розмах амплітуди змінного струмуна індуктивності пропорційний прикладеним вольт, — секундам (В*С). А середня напругадля синусоїди з ефективною напругою 220В і для модифікованої синусоїди з піковоюнапругою 311В і ефективною напругою 220В вельми різно і складає 198В і 156В відповідно.Для визначення чисельного значення відмінності ефективного струму і активної потужностінавантаження вироблено моделювання в середовищі micro-cap, результати якого представленіна Рис.2.3.6 Як навантаження при моделюванні використовувалася RL ланцюжок з КМ=0.7,тобто її активний опір і модуль індуктивного опору рівні і складають по 100Ом (величинаіндуктивності 318мГ).
/>
Струм в навантаженні. Червоний графік при джерелінапруги у вигляді чистої синусоїди, синій — при джерелі напруги у вигляді модифікованоїсинусоїди
/>
Рис.2.3.6 Графіки струму і вжитку активної енергіїпри індуктивному навантаженні.
Активна енергія, що виділяється в навантаженні.Червоний графік при джерелі напруги у вигляді чистої синусоїди, синій — при джерелінапруги у вигляді модифікованої синусоїди
З графіків виходить, що активна енергія ефективнішеспоживається при синусоїдальному джерелі напруги, причому різниця складає 16%. Такаж різниця буде і в активній потужності. Тобто, якщо підключити навантаження, призначенедля роботи від мережі 220В до інвертора з формою вихідної напруги у вигляді модифікованоїсинусоїди, то споживана активна потужність знизиться на 16%. Ефективний струм прицьому знизиться на 9%. Для функціонування навантажень дане пониження активної потужностіматиме негативні наслідки: електровібраційні прилади знизять механічну потужність,освітлювальні прилади світитимуть тьмяніше.
4. Види електроприладів з ємкісним характером навантаженняі особливості роботи різних типів інверторів з даним виглядом навантаження.
Електричні прилади з ємкісним характером опорурідко застосовуються як закінчений блок, проте часто зустрічаються як частина іншихелектроприладів, наприклад ємкісні компенсатори реактивній потужності або фазозсувніємкісні ланцюги для електродвигунів. Оскільки останні види навантажень розглядаютьсяв інших розділах, має сенс розглянути окремо роботу інверторів різних типів на реальнуємкість. Модель реальної ємкості враховує втрати енергії в опорі виводів вживанихконденсаторів і є послідовно включеним ідеальний конденсатор і що емулює опір виводіврезистор.
Спочатку розглянемо роботу інвертора з формою вихідноїнапруги у вигляді чистої синусоїди на реальну ємкість. Процеси, що протікають вцьому ланцюзі аналогічні процесам при роботі такого ж навантаження від мережі 220В.Як відомо, конденсатор в ланцюзі змінного струму є реактивним навантаженням, тобтоповна потужність навантаження переважно складається з циркулюючої від навантаженнядо мережі і назад реактивної потужності і лише невелика частина повної потужностіє активною потужністю втрат. При цьому корисний ефект навантаження створює самереактивна потужність, а активна потужність є паразитним ефектом, що нагріває яксаме навантаження так і інвертор. Величина активної потужності, що виділяється вінверторі, пропорційна вихідному опору інвертора.
Тепер же розглянемо роботу на таке ж навантаженняінвертора з формою вихідної напруги у вигляді модифікованої синусоїди. Для здобуттянаочних результатів використовувалося моделювання в середовищі micro-cap. Модельінвертора з формою вихідної напруги у вигляді модифікованої синусоїди є джереломнапруги з формою модифікованої синусоїди і послідовно включеного опору втрат Rг.Для порівняння використовувалося моделювання схеми з тим же самим навантаженням,але що працює від джерела змінної напруги 220В 50Гц з таким же вихідним опором.Схеми для моделювання представлені на Рис.2.3.7 Номінали елементів типові для звичайнихвживань і складають: Сн=10мкФ, Rн=Rг=1Ом.
/>
Рис.2.3.7 Схеми для моделювання в середовищі micro-cap
Результати моделювання представлені на мал. №8.З графіків струму навантаження видно, що форма і амплітуда струмів вельми різні.Струм навантаження з синусоїдальним джерелом напруги має також синусоїдальну формуі амплітуду 977мА, а струм навантаження з джерелом напруги у вигляді модифікованоїсинусоїди має вигляд експоненціальних імпульсів з амплітудою 152А і вельми короткою(десятки мікросекунд) тривалістю. Такі відмінності обумовлені тим, що у випадкуз джерелом напруги у вигляді модифікованої синусоїди конденсатор заряджає від імпульсногоджерела напруги з високою швидкістю зміни напруги, для якої конденсатор має низькийопір. Тому напруги на опорах втрат Rг і Rн в імпульсі заряду великі і відповідновеликі втрати. Виходячи з графіка виділення енергії на опорі втрат, загальна потужністьвтрат складає для синусоїдального джерела напругу 0.95Вт, а для джерела напругиу вигляді модифікованої синусоїди 98Вт, тобто відрізняється в сто разів.
Струм в навантаженні. Червоний графік при джерелінапруги у вигляді чистої синусоїди, синій — при джерелі напруги у вигляді модифікованоїсинусоїди
/>
/>
Рис.2.3.8 Графіки струму і енергії втрат длярізних видів джерел напруги.
Енергія, що виділяється в опорі втрат. Червонийграфік при джерелі напруги у вигляді чистої синусоїди, синій — при джерелі напругиу вигляді модифікованої синусоїди
Можна показати, що потужність втрат при джерелінапруги у вигляді модифікованої синусоїди не залежить від опору втрат, а лише відвеличини конденсатора. Проте розподіл втрат між інвертором і конденсатором пропорційноїх внутрішнім опорам. Але в будь-якому разі, такий високий рівень пікових струміві потужності втрат небажаний як для інвертора, так і для навантаження. Небагатотипів конденсаторів для мережі 220В здатні працювати з внутрішніми втратами в 100разів більшими, ніж номінальні.
Також високий рівень струмів при джерелі напругиу вигляді модифікованої синусоїди створює підвищений акустичний ефект при роботіінвертора. Спектральний склад вихідного струму інвертора з формою вихідної напругиу вигляді модифікованої синусоїди при роботі на ємкість вельми широкосмуговий, аамплітуда струму вельми велика, тому звуковий ефект вироблюваний цим струмом вельмигучний і неприємний на слух.
5. Види електроприладів з випрямлячем на входіі особливості роботи різних типів інверторів з даним виглядом навантаження.
Електричні прилади з випрямлячем на вході повсюднозустрічаються в техніці і в побуті. До цих приладів відноситься побутова електроніказ трансформаторним або імпульсним блоком живлення. Еквівалентна схема підключеннятакого навантаження представлена на Рис.2.3.9 Джерело живлячої напруги, в даномувипадку інвертор, представлене у вигляді генератора напруги Vг з опором втрат Rг.Сам електричний прилад харчується випрямленою напругою і представлений опором Rн.Блок живлення електроприладу складається з мостового випрямляча і конденсатора Сн,що фільтрує. Неідеальність конденсатора моделюється послідовним опором Rк. Опірвипрямляча, вхідних провідників і трансформатора живлення (в разі трансформаторногоблоку живлення) моделюється послідовним опором Rп.
/>
Рис.2.3.9 Еквівалентна схема підключення електроприладуз випрямлячем на вході.
Робота такого навантаження сильно відрізняєтьсяпри використанні інверторів з різними видами вихідної напруги. Причина цього такаж, як і для ємкісного навантаження і полягає в тому, що конденсатор Сн, що фільтрує,заряджає від вхідного джерела напруги. Якщо швидкість зміни напруги велика, як прироботі від джерела з формою напруги у вигляді модифікованої синусоїди, то втратив елементах ланцюга збільшуються багато разів. Можна аналітично показати, що прироботі від джерела з формою напруги у вигляді модифікованої синусоїди загальні втратиенергії залежатимуть лише від амплітуди змінної складової напруги на конденсаторіСн і величини ємкості цього конденсатора, і не залежати від величини опорів Rг,Rп і Rк. Від величини цих опорів залежатиме лише розподіл втрат серед елементівсхеми.
Для здобуття наочних результатів знову використовувалосямоделювання в середовищі micro-cap. Для порівняння використовувалося моделюваннясхеми з одним і тим же навантаженням, але що працює від інвертора з синусоїдальноюформою напруги 220В 50Гц і від інвертора з формою напруги у вигляді модифікованоїсинусоїди. Номінали елементів схеми для моделювання складають: Rн=500Ом, Сн=47мкФ,Rг=Rп=Rк=1Ом. Такі номінали типові для блоку живлення побутової електроніки потужністю150Вт, наприклад телевізора. Результати моделювання представлені на мал. №10. Зграфіків вихідного струму інвертора видно, що форма і амплітуда струмів вельми різнідля інверторів з різними видами вихідної напруги. Струм інвертора з синусоїдальнимджерелом напруги має плавну форму і амплітуду 3.1А, а струм навантаження з джереломнапруги у вигляді модифікованої синусоїди має вигляд експоненціальних імпульсівз амплітудою 20.2А і вельми короткою (сотні мікросекунд) тривалістю. Виходячи зграфіка виділення енергії на опорі втрат, загальна потужність втрат складає длясинусоїдального джерела напругу 3.5Вт, а для джерела напруги у вигляді модифікованоїсинусоїди 9.4Вт. Таким чином, загальна потужність втрат при роботі навантаженнявід інвертора з формою напруги у вигляді модифікованої синусоїди майже в 3 разибільш ніж при роботі того ж навантаження від інвертора з синусоїдальною формою напруги.Оскільки опори втрат включені послідовно, розподіл потужності втрат на кожному конкретномуелементі теж зберігатиметься, тому наприклад сам інвертор виділятиме потужностів 3 рази більше, конденсатор і трансформатор блоку живлення також грітимуться в3 рази більше. Елементи побутових приладів можуть не мати трикратного запасу повихідній потужності і вийти з буд в результаті живлення від інверторів з формоюнапруги у вигляді модифікованої синусоїди.
/>
Графік струму в навантаженні. Зелений графік приджерелі напруги у вигляді чистої синусоїди, червоний — при джерелі напруги у виглядімодифікованої синусоїди
/>
Рис.2.3.10. Графіки вихідного струму інвертораі енергії втрат для різних видів інверторів.
Енергія, що виділяється в опорі втрат. Зеленийграфік при джерелі напруги у вигляді чистої синусоїди, червоний — при джерелі напругиу вигляді модифікованої синусоїди
Як і для ємкісного навантаження, для навантаженняз випрямлячем на вході, високий рівень струмів при джерелі напруги у вигляді модифікованоїсинусоїди створює підвищений акустичний ефект при роботі інвертора. Спектральнийсклад вихідного струму інвертора з формою вихідної напруги у вигляді модифікованоїсинусоїди при роботі на навантаження з випрямлячем на вході вельми широкосмуговий,а амплітуда струму вельми велика, тому звуковий ефект вироблюваний цим струмом вельмигучний і неприємний на слух. При цьому справляти звукове враження може будь-якийелемент схеми, через який протікає вихідний струм інвертора, цей елемент може знаходитисяв інверторі або в електроприладі, що підключається, або в сполучних дротах.
 2.4 Конвертори — перетворювачі постійноїнапруги
Часто при живленні електронних пристроїв ІП є низьковольтними,а для живлення ланцюгів вжитку потрібна значна напруга. При цьому удаються до перетвореннянапруги. Для цього використовують інвертори і конвертори. Використовуються електромагнітніперетворювачі, віброперетворювачі і статичні перетворювачі.
Електромагнітні перетворювачі — виробляють напругу синусоїдальної форми, тоді як напівпровідникові івіброперетворювачі — напруга прямокутної форми. В даний час є статичні перетворювачіз вихідною напругою формою близьким до синусоїдального. Недолік електромагнітногоперетворювача: великі габарити і маса.
Віброперетворювачі — малопотужні і малонадійні. Тому найбільше вживання знаходять напівпровідниковіперетворювачі з малими габаритами і масою, високим ККД і експлуатаційною надійністю.
Побудова перетворювачів на тиристорах і транзисторахслід пов'язувати з величиною живлячої напруги, необхідної потужності, характеромзміни навантаження.
Транзисторні перетворювачі напруги
Підрозділяються за способом збудження на 2 типи:з самозбудженням і перетворювачі з посиленням потужності.
Транзистори можуть включатися за схемою з ОЕ, ОК,Про, але найширше використовуються включення з ОЕ, оскільки в цьому випадку реалізуєтьсямаксимальне посилення транзисторів по потужності і тим більше просто досягаютьсяумови самозбудження.
Перетворювачі з самозбудженням виконуються на потужних,до декількох десятків ватів, за однотактними і двотактними схемами. Проста схемаоднотактного перетворювача є релаксаційним генератором із зворотним зв'язком Рис.2.4.1.
/>/>/>                            />
Із
Рис.2.4.1 З зворотним включ. діода Рис.2.4.2 Зпрямим включ. діода.
При підключенні напруги живлення через резисторна базу транзистора подається потенціал, що спирає. Транзистор відкривається і черезпервинну обмотку Wк трансформатора протікає струм, який викликає магнітний потікв магнітопроводах транзистора. Напруга, що з'являється при цьому, на обмотці Wктрансформується в обмотці зворотного зв'язку Wб, полярність підключення якої така,що вона сприяє відмиканню транзистора. Коли струм колектора досягає свого максимальногозначення: Iк=Iб*h21э, наростання магнітного потоку припиниться, полярністьнапруги на обмотках трансформатора змінюється на протилежне і відбувається лавиноподібнийпроцес замикання транзистора. Напруга на вторинній обмотці трансформатора має прямокутнуформу.
Полярність підключення силового діода випрямлячана вторинній обмотці трансформатора визначає спосіб передачі енергії в навантаження.Діод відкривається коли закривається транзистор, заряджає конденсатор, який підтримуєпостійність струму в навантаженні.
При прямому включенні діода Рис.2.4.2 передачаенергії джерела живлення Uп в навантаження Rн відбувається в період часу tu, колитранзистор і силовий діод VD1 відкриті. Конденсатор згладжуючого фільтру Cф прицьому заряджає випрямленою напругою до Uп.
У перебігу паузи tп, коли транзистор закритий,ланцюг струму Iн замикається через дросель Lф і блокуючий діод VD2, як і в імпульсномустабілізаторі з послідовним регулюванням.
У однотактних перетворювачах трансформатор працюєз подмагничиванием, для боротьби з яким можна застосовувати сердечник із зарядом.Проте він не личить при використанні тори. транзистора. У нашому випадку використовуєтьсяблокуючий конденсатор, який в перебігу паузи tп разряжаетсячерез обмотку W1, перемагнічувавшисердечник струмом розряду.
Ємкість Cбл. Вибирається з умови, аби при максимальномукоефіцієнті заповнення цmax тривалість паузи tп була не менше чверті періоду коливальногоконтура L, Cбл.
Такий перетворювач із зворотним включенням діодазабезпечує розв'язку і захист вихідної напруги від перешкод по вхідних шинах живлення.
Транзисторні перетворювачі визначаються по наступнихформулах:
Uп=Uп (Iкм/2Iн-W1/W2)
tu = Iкм*L1/Uп
tп = Iкм*L2/Uн*W2
ц = fп*Iкм*L1/Uп = tu/ (tu+tп)
Кращі массогабаритные показники мають двотактніперетворювачі із знижувальним трансформатором.
Трансформатори виконуються на магнітопроводі зпрямокутною петлею гістерезису. Тут також використовується позитивна ОС. Генераторпрацює таким чином. При включенні напруги живлення Uп із-за неідентичності параметріводин з транзисторів, наприклад VT1, починає відкриватися і його колекторний струмзбільшується. Обмотки ОС Wб підключені так, що наведене в них ЕДС повністю відкриваєтранзистор VT1 і закриває транзистор VT2.
Перемикання транзисторів починається у момент насиченнятранзистора. Внаслідок цього наведені у всіх обмотках трансф. Напруга зменшуєтьсядо нуля, а потім змінює свою полярність.
Тепер на базу раніше відкритого транзистора VT1подається негативна напруга, а на базу раніше закритого транзистора VT2 поступаєпозитивна напруга і він починає відкриватися. Цей регенеративний процес формуванняфронту вихідної напруги протікає дуже швидко. Надалі процеси в схемі повторюються.
Частота перемикання залежить від значення напругиживлення, параметрів трансформатора і транзисторів і розраховуються по формуле:
fп= ( (Uп-Uкэ нас) *10000) /4*B*s*Wк*Sc*Kc.
Такий режим економічніший, ніж при перемиканніза рахунок граничного струму колектора і робота перетворювача стійкіша.
Такі перетворювачі використовуються як задаючігенератори для підсилювачів потужності і як автономні малопотужні джерела електроживлення.Основні достоїнства: простота схеми, а також нечутливість до короткого замиканняв ланцюзі навантаження.
Недоліком перетворювача з сердечником, що насичується,є наявність викидів колекторного струму у момент перемикання транзисторів, що збільшуєвтрати а перетворювачі.
Напруга на закритому транзисторі може досягатизначення:
Uкэm = (2,2: 2,4) Uпmax
дві напруга це сума Uп+ЭДС на непрацюючій обмотці,крім того враховуються викиди напруги під час перемикання. Для зменшення останніхв схему інколи включають шунтуючі діоди.
При перетворенні великих потужностей найбільшогопоширення набули перетворювачі з використанням підсилювача потужності. Як задаючийгенератор можна використовувати перетворювачі з самозбудженням. Вживання таких перетворювачівдоцільне якщо необхідно забезпечити постійність частоти і напруги на виході, а такожнезмінність форми кривої змінної напруги при зміні навантаження перетворювача.
В разі високої вхідної напруги застосовують мостовіпідсилювачі потужності.
Передбачимо, в перший напівперіод одночасно працюютьтранзистори T1,T2. У другій T2,T3. Напруга живлення прикладається до первинної обмоткитранзистора, його полярність міняється кожен напівперіод. Напруга на закритому транзисторідорівнює напрузі джерела живлення. Вихідний транзистор працює в ненасиченому режимі,виконується він з матеріалу з непрямокутної петлі гістерезису.
Перетворювачі на тиристорах.
Тиристори на відміну від транзисторів мають однобічнеуправління. Для замикання тиристорів в схемах перетворювачів використовуються реактивніелементи в основному у вигляді комутуючих конденсаторів. Рис.2.4.3 графік перетворювачівна тиристорах
При відмиканні першого тиристора ємкість заряджаєдо напруги 2Uп. При відмиканні другого тиристора напруга конденсатора прикладаєтьсяу зворотному напрямі до першого транзистора, під дією його він закривається. Конденсаторперезаряджається, і напруга на його обмотках і на первинній обмотці тиристора міняєзнак (потенціали показані на схемі в дужках). У наступний напівперіод знов відмикаєтьсятиристор T1 і процес повторюється.
Для забезпечення замикання тиристорів необхідно,аби енергія комутуючого конденсатора була достатньою для того, щоб в процесі перезарядузворотна напруга на тиристорах падала досить повільний і встигло б забезпечити відновленняїх замикаючих властивостей.
/>
Рис.2.4.3 Графік перетворювачів на тиристорах
Недоліком такого інвертора є сильна залежністьвихідної напруги від струму навантаження.
Для зменшення впливу характеру і величини навантаженняна форму і величину вихідної напруги застосовують схеми із зворотними діодами, якіу свою чергу необхідні для повернення реактивної енергії, накопиченої в індуктивномунавантаженні і реактивних комутуючих елементах в джерелі живлення перетворювача.
3. Синтез структурної схеми
Відповідно до технічного завдання необхідний пристрій,в якого на виході буде напруга та струм. У зв'язку з цим пристрій повинен живитисявід акумулятора із постійною напругою 9…14В. Для виконання покладених на пристрійзавдань він повинен містити вихідний підвищувальний трансформатор, який перетворюватимепостійну напругу 12Вв змінну 220В. Для забезпечення захисту пристрою від неправильноувімкненої напруги живлення, момент включення пристрою, необхідний пристрій захисту,який забезпечить захист пристрою. Щоб перетворювати постійну напругу в змінну необхіднийпристрій перетворення постійної напруги в змінну, а також пристрій управління цимперетворювачем. Для здобуття необхідної нам постійної напруги на виході нам необхіднийвихідний підвищувальний трансформатор. Для управління всіма пристроями необхіднийпристрій управління, який включає в себе (мультивібратор, та змінні резистори).
Для контролю вихідної напруги і струму необхіднийпристрій індикації. Щоб захистити всі системи пристрою від перевищення напруги таперенавантаження, від обриву фази необхідні схеми захисту від цих чинників. Дляздобуття напруги живлення низьковольтних пристроїв необхідне вторинне джерело живлення,яке вироблятиме необхідні напруги.
 3.1 Опис структурної схеми інвертора
Структурна схема джерела інвертора представленаРис.3.1.1.
Побудова систем інвертного живлення залежить відвирішуваними ними задач. В деяких випадках необхідно якнайменший час переключеннянавантаження на живлення від АБ чи навпаки. В інших потрібно забезпечити довготривалуроботу від АБ, при цьому час переключення не являється критичною величиною. Тобто,можна сказати, що для кожного конкретного випадку потрібно вирішувати іншу технічнузадачу.
Розроблюваний блок для забезпечення безперервногоживлення різноманітних пристроїв (серверів, персональних комп’ютерів, модемів таін.) напругою 220В, 50Гц.
Система призначена для живлення пристроїв, що маютьджерела живлення т 220В 50Гц. Це дозволяє зменшити вимоги щодо розробки нашого приладу,так як імпульсні джерела живлення здатні працювати з мережею ± 20% від нормальногозначення. Ще однією перевагою є здатність їх працювати, що мають не синусоїдальнухарактеристику напруги (апроксимована синусоїда, квазі синусоїда).
Розглянемо основні блоки, що входять до складупристрою:
1. Пристрій формування імпульсів.
2. Акумуляторна батарея.
3. Пристрої захисту.
4. Пристрій комутації.
5. Трансформатор вихідний.
Для забезпечення роботи та функціонування всіхчастин ДБЖ, необхідна ланка, котра здійснювала б зв’язок між всіма цими частинами.Можна розглянути декілька видів таких схем:
1. Аналогові системи, операції регулювання в яких здійснюютьсяшляхом порівняння, підсилення, перетворення аналогових сигналів. Похибка установкипараметрів в такій системі сильно залежить від параметрів активних і пасивних елементівсхеми. Такі системи використовуються, в основному в недорогих пристроях.
2. Цифрові системи, операції керування проводяться надцифровими величинами, отриманими із аналогових сигналів шляхом оцифровування аналого-цифровимиперетворювачами (АЦП). Точність таких систем набагато вища за рахунок використанняматематичного апарату числення.
3. Комбіновані, операції керування та регулювання в якихвиконуються або аналоговими, або цифровими пристроями. Перетворювач виконує рольперетворювача постійної напруги 12В в змінну 220В 50Гц. Даний пристрій побудованийна схемі мультивібратора. На його виході утворюються імпульси різної полярності,але не стабільно, тобто залежить від зміни вхідної напруги. Напруга на акумуляторізмінюється в межах 9.14В, а вихідна ДБЖ повинна залишатись стабільною. Перетворювачпостійної напруги в змінну здійснює формування вихідної напруги 220В, 50Гц.
/>
Рис.3.1.1 Структурна схема інвертора напруги.
У початковий момент часу роботи на вхід перетворювачаподається постійна напруга акумулятора 12 В. Пристрій захисту перетворювача забезпечуєплавне включення і запобігає від невірно увімкненого живлення. Постійна напругапотрапляє на пристрій комутації, який здійснює обробку отриманих імпульсів від мультивібратора.За допомогою пристрою управління регулятором здійснюється регулювання на виходімультивібратора частоти імпульсів, що забезпечує отримання потрібної частоти. Необхідназмінна напруга поступає на вхід вихідного підвищувального трансформатора, на виходіякого утворюється змінна напруга. Для захисту пристрою від перенапруження використовуютьзапобіжники, він спрацьовує у разі виникнення аварійної ситуації. Живлення пристроюздійснюється за допомогою акумуляторної батареї. Схема структурна приведена на Рис.3.1.1
3.2 Вибір схеми інвертора, опис принципудії
Розглянемо спершу можливі варіанти побудови схемінвертора напруги. У інверторі навантаження включається послідовно. Параметри комутуючогоконтура вибираються так, щоб забезпечити коливальний характер анодного струму тиристорів.Живлення схем здійснюється від джерела постійного струму, що має малий внутрішнійопір. Схема, приведена на Рис.4.1 При значній розбіжності частот не забезпечуєтьсянормальний процес комутації, і робота інвертора стає неможливою. Ця схема так самозабезпечує захист транзисторів від пробоя, високої швидкості наростання струму,при короткому замиканні (КЗ) в навантаженні і при “перекиданні” інвертора, перегоряєзахисний запобіжник.
Вибір схеми інвертора, побудованою з використаннямдіодів в ланцюгах транзисторів, для захисту від шкідливих імпульсів. Схема перетворювачапостійної напруги 12 в змінну 220 В приведена на Рис.4.1 Цей інвертор підходитьдля живлення споживачів, яким необхідна змінна напруга 220 В із загальною потужністюдо 150 Вт.
/>
Рис.4.1 Принципова схема інвертора
Інвертор складається із задаючого генератора (симетричниймультивібратор на VT1, VT2) і силового ланцюга (VT3. VT8). Інвертор працює такимчином. Після включення постійної напруги живлення, задаючий генератор на VT1 і VT2починає генерувати імпульси, що управляють. Ці імпульси через R5 і СЗ подаютьсяна одне плече силового ланцюга, а через R6 і С4 — на друге. Коли на колекторі VT1- високий рівень (логічна «1»), а на колекторі VT2 — низький рівень(«0»), транзистори VT4, VT6 і VT8 відкриті, і струм тече по ланцюгу:"+" джерела живлення — обмотка W1" — перехід колектор-емітер транзистораVT8 — "-" джерела живлення. У цей момент транзистори VT3, VT5 і VT7 закриті.
У наступний момент на колекторі VT2 буде«1», а на колекторі VT1 — «0». Транзистори VT3, VT5, VT7 відкриті,і струм потече по ланцюгу: "+" джерела живлення — обмотка W1' — перехідколектор-емітер VT7 — "-" джерела живлення. Транзистори VT4, VT6 і VT8закриті. Завдяки цьому, до первинної обмотки вихідного трансформатора прикладаєтьсязмінна напруга прямокутної форми, амплітуда якої приблизно рівна напрузі живлення.
Створюване в магнітопроводі магнітне поле індукуєу вторинній обмотці електрорушійну силу, величина якої визначається числом витківвторинної обмотки W2. Діоди VD1 і VD2 служать для запобігання викидам напруги негативноїамплітуди при роботі задаючого генератора, а діоди VD3 і VD4 оберігають від пробоюмогутні транзистори в силовому ланцюзі на неодруженому ходу (за відсутності навантаженняу вторинній обмотці трансформатора). Трансформатор TV намотаний на магнітопроводіШ36х36. Обмотки W1' і W1" мають по 28 витків дроти ПЕЛ d2,1 мм (кожна), а обмоткаW2 — 600 витків дроту ПЕЛ d0,59 мм. Спочатку намотується обмотка W2, а поверх неї- обмотки W1' і W2". На Рис.4.2 схема розташування на ній елементів. ТранзисториVT5, VT7 і VT6, VT8 встановлюються по два на окремих радіаторах без ізолюючих прокладок.
/>
Рис.4.2 Схема розташування елементів
Для контролю роботи схеми бажано включити між позитивнимполюсом живлення і середньою точкою обмотки W1 амперметр з межею вимірювання 10А (показаний на схемі рис.1). Він призначений для візуального стеження за величиноюструму, що протікає через транзистори силового ланцюга. При включенні максимальногонавантаження у вторинну обмотку цей струм не повинен перевищувати 10 А. Прі відсутностінавантаження він повинен бути менше 5 А. Якщо ж при включенні інвертора у відсутністьнавантаження струм перевищує 10 А, це означає, що пробитий (або включений неправильно)який-небудь з діодів VD3, VD4 або транзисторів силового ланцюга. Наладка інвертораполягає в настройці задаючого генератора і здійснюється за допомогою осцилографаабо частотоміра. Вхід осцилографа (частотоміра) підключається до колектора одногоз транзисторів VT1 або VT2, і на генератор подається живлення.
За допомогою RP частота генератора встановлюється50 Гц. Осцилографом бажано проконтролювати і форму прямокутних імпульсів. Настроєнийінвертор вмонтовується у відповідному корпусі, на передню панель якого виводятьсяамперметр, утримувач запобіжника, вимикач задаючого генератора, клеми підключеннянавантаження і акумуляторної батареї живлення, а також індикатори включення акумулятора(червоний) і задаючого генератора (зелений). Інвертор може здійснювати живленняспоживача потужністю 100 Вт не менше 2 годин при використанні акумуляторної батареїємкістю 44 А*ч.
Настройка перетворювача полягає в установці частотизадаючого генератора змінним резистором R9. Для настройки підключити осцилографабо частотомір до колектора одного з транзисторів мультивібратора і включити живленняперетворювача. Регулюванням змінного резистора добитися частоти коливань, що генеруються,50 Гц. При розробці перетворювача допустимі наступне заміни елементів: 2T6551 — KT601A, 2Т7531 — КТ807а, 2N3055 — Тт819гм, 2D5607 — Д226А, діод КД208а застосованийросійського виробництва. Як індикатори можна застосувати світлодіоди АЛ307в (зелений)і АЛ307б (червоний).
4. Вибір елементної бази
Інвертор напруги здійснює живлення від джерелапостійного струму. Враховуючи все вище перераховане вибиратимемо елементну базу.
 4.1 Вибір діодів
Для реалізації інвертора напруги, застосованихв принципові схемі, використаємо діоди типу Д226А і 2D5607.
Діоди типу КД226А застосовані в схемі захисту відімпульсів іншої полярності. Їх вистачає для роботи в слабкострумових ланцюгах.
Інші діоди використані в пристрої типу 2D5607.Ці діоди мають високу надiйнiсть і низьку вартість, вони задовольняють наші вимоги,застосовані у захисту від пробою вихідних транзисторів.
/>/>
Д226А                                    2D5607
 4.2 Вибір транзисторів
Транзистори типу КТ601А вживаний для використанняу мультивібраторі. Ці транзистори мають високу надійність і малу вартість.
Транзистори перетворювача вибираємо типу КТ807А,а транзистор кінцевий типу 2N3055, виходячи з того ці транзистори можуть працюватина струмах до 15А. максимальна напруга до 100В.
Тому вибираємо їх.
/>/>
КТ601А                                           КТ807А
/>/>
2N3055
 4.3 Вибір конденсаторів
Виходячи з технічних умов і надійності, як високовольтніконденсатори застосуємо конденсатори типу М75, що мають малі струми витоку і щопрацюють при низькій температурі, їх застосовуємо у мультивібраторі.
Для лінії затримки на входи транзисторів використаємоконденсатори типу К50-35.
Ці конденсатори використаємо виходячи з того щоу них є потрібна нам ємність і широкий температурний діапазон, а також низька вартість.
/>/>
К50-35                                             М75
 4.4 Вибір резисторів
ЯкобмежуючийрезистордляпристроюпоступовогозарядуконденсаторівфільтрузастосуєморезистортипуЕ-24.
В якості підстроєчних вибираємо резистори типудля керування частотою мультивібратора.
Інші резистори вибираємо резистори типуС2-29 різноїпотужності.
Ці резистори мають широке поширення, низьку вартістьі задовольняють нашим вимогам.
/>/>
РП3                                                 Е-24
 4.5 Вибір трансформаторів
Вихідний трансформатор виготовляється в лабораторнихумовах по виконаних розрахунках.
У джерелі перетворювача використаємо стандартнийтрансформатор типу МІТ намотаний на магнітопроводі Ш36х36, який зможе дати потрібнувихідну потужність.
 4.6 Вибiр пристроїв індикації
В якості індикаторів роботи джерел живлення візьмемосвітлодіоди зеленого і червоного кольорів типу АЛ307в (зелений)і АЛ307б (червоний)., в якості індикаторів наявності живлячоїпостійної напруги візьмемо світлодіод червоного кольору типу. Зелений буде показуватинаявність напруги на МВ. Також іще один зелений буде показувати наявність напругина виході інвертора напруги.
 4.7 Вибір запобіжників
Для захисту джерел живлення при виникненні аварійноїситуації використаємо не відновлювані запобіжники типу ВП2Т-1Ш, розраховані на роботудо 2 А.
 4.8 Вибір акомулятора
Для живлення приладів електроустаткування при малійчастоті обертання колінчастого вола або при непрацюючому двигуні використовуєтьсяхімічне джерело струму — акумуляторна батарея.
Акумуляторна батарея володіє властивістю післярозряду відновлювати свою здатність віддавати струм в зовнішній ланцюг, якщо черезнеї пропустити струм в зворотному напрямів, т. е провести її заряд.
Акумуляторна батарея складається з шести свинцево-кислотнихакумуляторів двохвольтів сполучених між собою послідовно, що забезпечує отриманняв ланцюзі номінальної напруги 12В. Всі акумулятори розміщуються в загальному баку,розділеному внутрішніми перегородками на шість осередків. На дні бака є ребра, наякі спираються пластини акумуляторів. Матеріалом для бака є кислототривка пластмасаабо ебоніт.
Інвертор може здійснювати живлення споживача потужністю150 Вт не менше 2 годин при використанні акумуляторної батареї ємкістю 12В 44 А/ч.
5. Економічна частина5.1 Коротка характеристика собівартостіпродукції
Собівартість виготовленняпродукції є одним з основних економічних показників виготовлення виробу. Собівартістьпродукції включає в себе суму всіх витрат по виробництву продукції, вираженні угрошовому виразі.
Є наступні види собівартості:
1) цехова собівартість- це всі витрати по виробництву продукції даним цехом;
2) виробнича собівартість- це всі витрати, що пов'язані з виробництвом та збутом продукції в цілому по підприємству.Іншими словами — це сума всіх цехових затрат;
3) повна собівартість- це витрати, що пов'язані з виробництвом та збутом продукції в цілому по підприємству.Вона визначається як сума виробничої собівартості та позавиробничих витрат;
4) планова собівартість- це витрати, що передбачаються на плановий випуск продукції;
5) фактична собівартість- це витрати, що пов'язані з виробництвом та збутом фактично виготовленої продукції;
6) індивідуальна собівартість- це витрати окремих підприємств по виробництву певного виду продукції.
Метою планування собівартостіпродукції є економічне обгрунтування величини витрат, що затрачаються на виробництвота збут продукції.
Собівартість продукціївключає в себе вартість сировини, матеріалів, оплату праці, амортизацію основнихзасобів, вартість послуг, наданих іншими підприємствами, вартість електроенергії,води, палива, витрати по реалізації продукції. Тому собівартість продукції є однимз узагальнюючих факторів показників роботи підприємства.
Планування собівартостіпродукції за калькуляційними статтями називають калькулюванням. Результатом калькулюванняє складання калькуляції — документу, в якому обумовлені всі витрати на виробництвоі збут конкретного виду продукції. Калькулювання здійснюється за такими калькуляційнимистаттями:.
1) витрати на сировину,основні та допоміжні матеріали. Вони складаються з вартості сировини, матеріалів,або з вартості необхідних складових при їх виготовленні. Вони визначаються добуткомнорми кількості сировини та матеріалів на ціну одиниці сировини;
2) витрати на покупкукомплектуючі вироби. Вони складаються з вартості витрат, що зроблені на купівлюнапівфабрикатів, готових виробів, що вимагають додаткових витрат праці на їх обробкуабо складання при укомплектуванні продукції. Визначається добутком кількості комплектуючихвиробів на їх ціну;
3) транспортно-заготівельнівитрати (ТЗВ). Вони складаються з вартості доставки сировини, матеріалів, комплектуючихвиробів, напівфабрикатів від підприємства — виготовлювача на склади даного підприємства.Визначаються добутком відсотку транспортно-заготівельних витрат на вартість двохпопередніх калькуляційних статей, поділених на 100 відсотків;
4) основна заробітна платавиробничих працівників, яка складається з оплати робіт по відрядних розцінках, атакож з погодинної оплати праці відрядних робочих. Вона визначається добутком нормичасу по виготовленню виробу на тарифну ставку;
5) відрахування на соціальнестрахування з заробітної плати робітників, які складаються з відрахувань на соціальнестрахування по встановлених нормах Кабінету Міністрів України. Визначається добуткомвстановленого відсотку від основної заробітної плати працівників виробничих, поділенона 100 відсотків;
6) витрати на утриманняустаткування, які складаються з витрат на допоміжні матеріали, які необхідні наутримання та ремонт устаткування, з заробітної плати допоміжних робочих, що займаютьсяремонтом та експлуатацією устаткування, з амортизаційних відрахувань обладнання,з вартості електроенергії, що споживається обладнанням. Вони визначаються сумуваннямвсіх перерахованих в даній статі витрат. А у її відношенні до основної заробітноїплати виробничих працівників за рік, отримуємо відсоток ВУУ на рік. Вони визначаютьсядобутком ВУУ на основну заробітну плату робітників конкретного виду продукції, поділенона 100 відсотків;
7) цехові витрати (ЦВ),які складаються; заробітної плати апарату управління цехом, амортизаційних відрахуваньцехових будівель, витрати на раціоналізацію та винахідництво цехового характеру.Сумування всіх перерахованих витрат сьомої калькуляційної статті отримаємо цеховівитрати на рік, а у відношенні її до суми основної зарплати виробничих робочих зарік, отримаємо відсоток ЦВ на рік. Вони визначаються добутком отриманого відсоткуЦВ на суму основної зарплати робітників по виготовленню конкретного виду продукції,поділених на 100 відсотків.5.2 Розрахунок собівартості виготовленняблоку живлення
Для розрахунку собівартості виготовлення блокуживлення спочатку розрахуємо вартість виготовлення матеріалів. Дані вимірювань занесемов таблицю.
Таблиця5.1 Розрахунок вартості основних і допоміжних матеріалів для виготовлення блокуживленняНазва матеріалів Одиниці вимірювання Норма витрат Ціна (грн.) Вартість (грн.) Дріт монтажний М 1,00 0,50 0,50 Припой ПОС-61 Кг 0,1 7,00 1,70 Каніфоль соснова Кг 0,05 5,00 0,25 Ацетон Л 0,10 4,00 0,40 Мідний купорос Кг 0,10 8,00 0,80 Гетинакс Кг 0,05 10,00 0,50
Разом 4,15
Вартість основних та допоміжних матеріалів рівна4,15 грн.
Підрахуємо вартість купованих виробів. Дані вимірюваньзанесемо в таблицю.
Таблиця5.2 Підрахунок вартості купованих виробів, які витрачаються на виготовлення блокуживлення Назва комплектуючих виробів Одиниці вимірювання Норма витрат Ціна (грн.) Вартість (грн.) Конденсатори К50-36 шт. 2 0,80 1,60 Конденсатори К73-9 шт. 2 0,80 1,60 Запобіжник ВП-1-1А шт. 2 0,50 1,00 Резистор С2-23-2 шт. 1 1,00 1,00 Резистори МЛТ шт. 8 0,50 4,00 Вимикач МТ-1 шт. 1 3,00 3,00 Трансформатори шт. 1 50,50 50,50 Діоди Д226А шт. 2 1,00 2,00 Діоди КД 208А шт. 2 0,80 1,60 Транзистор КТ601А шт. 4 1,00 4,00 Транзистор КТ807 А шт. 2 3,50 7,00 Транзистор 2N3055 шт. 2 7,00 14,00
Разом 91,3
Отже вартість комплектуючих виробів рівна 41,3гривні.
Підрахуємо вартість витрат на енергоносії. Даніпідрахунку напишемо в таблицю.

Таблиця 5.3 Підрахунок вартості енергоносіїв Назва енергоносія Одиниці вимірювання Кількість Тариф (грн.)
Сума
(грн.) Електроенергія кВт/год 0.9 0,40 3,34 Вода гаряча м 3 0, 20 0,60 Вода холодна м 6 0,05 0,03 Повітря стиснуте м 10 0,02 0, 20
Разом 4,17
Отже вартість енергоносіїв становить 4,17 гривень.
Підрахуємо вартість основної заробітної плати,якщо на виготовлення блоку живлення було потрачено 42 нормо-години. Вартість однієїнормо-години для регулювання радіоапаратури 4-го розряду становить 1 грн.40 коп.
ОЗП = 42 к. г. х 1,4 грн. = 58,8 грн.
Отже величина основної заробітної плати становить58, 8 грн.
Підрахуємо величину амортизаційних відрахувань.Дані підрахунку занесемо в таблицю.
Таблиця 5.4 Підрахунок амортизаційних відрахуваньПерелік фондів Вартість (грн.) Норма аморт. % Амортич. Відрахув. (грн.) Паяльник ПНС-40 20,00 1,7 0,3 Набір монтажний 40,00 1 0,4 Латр-1А-220В050Гц 60 1 0,60 Тестер Ц 4317 60 1 0,60 Вольтметр ВУ-15 85 1 0,80 Амперметр Е-59 40 1 0,40 Опір навантаження 5,00 1 0,05
Разом 3, 20
Отже вартість амортизаційних відрахувань становить3,2 грн.
Підрахуємо кошторисну собівартість виготовленняблоку живлення. Вона рівна сумі всіх семи вище нарахованих калькуляційних статей.
Таблиця 5.5 Підрахунок собівартості виготовленняблоку живлення Назва калькуляційної статті Сума (грн.) Витрати на матеріали 4,15 Витрати на комплектуючі 91,30 Витрати на енергоносії 3,17 Основна заробітна плата 58,80 Амортизаційні відрахування 3, 20 Інші витрати 1,76
Разом 162,38 грн.
Отже кошторисна собівартість виготовлення блокуживлення становить 162 гривні 38 копійок.
6. Охорона праці
У проекті розглядуються принципи роботи і побудовипотужного джерела живлення. При розробці цього пристрою питання охорони праці розглядуютьсястосовно забезпечення оптимальних (здорових і безпечних) умов праці для розробника.6.1 Організація заходів з безпеки праціпри виготовленні та випробуванні блоків живлення
6.1.1 Як відомо будь-яка виробнича діяльність супроводжуєтьсянаявністю небезпечних і шкідливих факторів, які поділяються на слідуючі групи: фізичні,хімічні, біологічні і психофізіологічні.
До фізичних факторів відносять такі, як рухомімашини і механізми підвищена забрудненість і загазованість повітря та ін.
Хімічні фактори поділяють: по характеру дії наорганізм людини — на загально токсичні; подразнюючі, канцерогенні, мутагенні і ті,які впливають на репродуктивну функцію.
Група біологічних факторів включає в себе біологічніоб’єкти, які діляться на мікроорганізми (бактерії, віруси, грибки) і макроорганізми(рослини, тварини).
Група психофізичних факторів по характеру дії поділяютьсяна фізичні і нервово-психічні перевантаження.
Всі перераховані фактори являються небезпечнимиабо шкідливими в таких умовах: швидкість, температура, маса, концентрація, напругаелектричного поля та ін.
6.1.2 Розрізняють 4 види відповідальності за порушеннязаконодавства про працю і правил по охороні праці: дисциплінарну, кримінальну, адміністративнуі матеріальну.
Дисциплінарну відповідальність несуть особи, якіпорушили трудову дисципліну, в тому числі і трудове законодавство і правила по охороніпраці.
Кримінальну відповідальність несуть особи, якіпорушили правило по охороні праці, а в проектних організаціях-норми і правила, якіявляються обов’язковими при проектуванні будівель, технологічних ліній обладнання.
Адміністративна відповідальність заключається впопередженні або накладенні штрафу представниками органів державного нагляду в томучислі технічними інспекторами праці.
Матеріальна відповідальність виражається в вирахуваннісум, виплачених потерпілим від нещасних випадків і професійних захворювань.
У відповідності з ГОСТ 12.0.004 — 89ССБТ “Вивченнябезпеки праці. Загальні положення" всі особи, які приймаються на роботу, атакож працівники, які переводять з однієї роботи на іншу проходять інструктаж: ввідний,первинний на робочому місці, повторний, позаплановий і текучий.
Ввідний інструктаж носить обширний характер і проводитьсяінженером по охороні праці, іноді в присутності працівників медичної установи абопожарної служби.
Перш за все при поступленні до роботи в цеху робітникпроходить первинний інструктаж на робочому місці у майстра виробничого участку.
Один раз в півроку, а для професій пов’язаних зпідвищеною небезпекою, щоквартально організовується повторний інструктаж. Майстерпереважно проводить його з групою робітників, а в деяких випадках індивідуально.
Позаплановий інструктаж проводиться в випадках:зміни правил, стандартів, інструкцій по охороні праці, зміни технологічного процесу,заміни або модернізації обладнання, сировини, матеріалів і інших змін в умовах праці;порушенні працівниками інструкції, норми, а також використання неправильних прийоміві методів праці, які можуть призвести до травми або професійного захворювання.
Текучий інструктаж проводять з працівниками передвиконанням робіт, на який оформляється допуск-наряд.
6.1.3 В залежності від небезпеки поражених людейелектричним струмом всі приміщення поділяють слідуючим чином:
- приміщення без підвищеної небезпеки;
- з підвищеною небезпекою;
- дуже небезпечні приміщення.
До приміщень з підвищеною небезпекою відносятьтакі в яких є сирість або струмопровідний пил, струмопровідна підлога, температураповітря більша 35ºС.
Особливо небезпечні приміщення це такі, в якихвологість близька до 100%, стеля стіни і перегородки покриті вологою, хімічно реактивнеабо органічне середовище.
 6.2 Безпечне ведення робіт
Живлення електроустаткування здійснюється від мережізмінного струму з напругою 220 В і частоти 50 Гц з глухозаземленною нейтраллю. Потужність,споживана від мережі змінного струму, не перевищує 50 Вт. Застосовується першийклас захисту від ураження електричним струмом обслуговуючого персоналу згідно ГОСТ12.2.008.0-75* [23]. В даному випадку, згідно ГОСТ 12.1.030-81* [28] ефективноюсхемно-конструктивною мірою захисту є занулення. Клас приміщення по небезпеці ураженняелектричним струмом — приміщення з підвищеною небезпекою ураження електричним струмом.Можливість одночасного дотику до тих, що мають з'єднання із землею металоконструкціїі металевим корпусам електричного устаткування. Регламентуючий документ — ПУЕ-87[25], ГОСТ 12.1.013-78 [24].
Клас об'єкту розробки за способом захисту від ураженняелектричним струмом — 1. Прилад має робочу ізоляцію і елемент для заземлення (занулення).ГОСТ 12.2.008.0-75* [23].
8.3.1 Комплекс необхідних заходів по техніці безпекипри розробці пристрою виміру визначається виходячи з конструктивних і схемно-конструктивнихспособів захисту.
8.3.2 Конструктивні заходи електробезпеки запобігаютьможливості дотику людини до токоведучих частин. Всі вимірювальні прилади виконанів захисних корпусах. Застосовуються прилади закритого типа, згідно ПУЕ-87 [25] іГОСТ 14254 — 80 [27] ступінь захисту Ip44, де перший знак “4”-защита від твердихтіл розміром більше 1 мм, другий знак “4” — захист від бризок.
8.3.3 Схемно-конструктивні міри знижують небезпекудотику людини до нетоковедучим струмопровідним частинам електричних пристроїв привипадковому пробої ізоляції і виникненні електричного потенціалу на них.
 6.3 Пожежна безпека
Пожежна безпека — достаток об'єкту при якому зівстановленою вірогідністю виключається можливість виникнення і розвитку пожежі,а також забезпечується захист матеріальних цінностей і людей.
Причинами, які можуть викликати пожежу в приміщеннілабораторії, є:
несправність електричної проводки і приладів;
коротке замикання електричного ланцюга;
перегрівши апаратури і електричної проводки;
розряд статичної електрики;
блискавка.
Категорія будівлі по пожежній і взривопожарноїнебезпеки — пожаронебезпечне, Ст В приміщенні знаходяться тверді матеріали, що згорають,і речовини. Регламентуючий документ — ОНТП 10-90 [29]. Клас приміщення (зона) попожаронебезпеки — П-iiа, П-ii. Тверді матеріали, що згорають, і волокнисті горючіречовини. Відповідно до ПУЕ-87 [25].
Мінімальний допустимий ступінь захисту електричноїапаратури і електричних світильників — Ip44-електрічеськая апаратура, Ip2х-електрічеськиесвітильники. Клас приміщення по пожаронебезпеки П-iiа, П-ii. Що відповідає ПУЕ-87[25], ГОСТ 14254-80 [27].
Пожежна безпека відповідно до ГОСТ 12.1.004-91[31] забезпечується системами запобігання пожежі, пожежного захисту, організаційно- технічними заходами.
Система запобігання пожежі направлена на запобіганнявиникненню пожежі і в даній лабораторії включає:
контроль і профілактику ізоляції;
максимальний струмовий захист від коротких замикань;
вибір перетину дротів по максимально допустимомунагріву;
охолоджування елементів, що нагріваються, і блоківапаратури за допомогою вбудованих вентиляторів;
для відведення зарядів статичної електрики діелектричнікорпуси апаратури заземлені (Rз=100 Ом).
виконання, вживання і режиму експлуатації електроапаратуривідповідає класу приміщення по пожежній небезпеці П-iiа, П-ii. Відповідно по положеннюелектроапаратура має ступінь захисту Ip44, електросвітильники — Ip2х.
для даного класу будівель, приміщення яких відносятьсяпо ПУЕ-87 [25] до класу П-iiа, П-ii і місцевості з середньою грозовою діяльністю10 і більше годин в рік (умови м. Харкова) встановлено III категорію молнієзахисту.На будівлі встановлений громовідвід, призначений для захисту від прямого удару блискавки.
Система пожежного захисту призначена для локалізаціїі гасіння пожежі і включає:
аварійне відключення апаратури і комунікацій;
сповіщення про пожежу повинне здійснюватися потелефону, крім того, в приміщенні встановлені теплові пожежники ізвещателі;
лабораторія оснащена углекислотним вогнегасникомОУ-2, який можна використовувати для гасіння електроустановок напругою до 380 В;
ступінь вогнестійкості будівельних конструкцій- III вибрана з врахуванням категорії приміщення по пожежній небезпеці В і поверховостібудівлі 3;
для успішної евакуації людей на випадок пожежівідстань до найближчого евакуаційного виходу не перевищує 40 м, розміри дверей і ширину коридорів відповідає протипожежним нормам проектування виробничих будівель.
 6.4 Вимоги техніки безпеки до радіоелектронногообладнання
Безпека робіт з радіоелектронним обладнанням тапідтримка його у належному стані регламентуються правилами техніки безпеки та промисловоїсанітарії в електронній промисловості (ПТБ та ПСЕБ), ПТЕ та ПТБ при експлуатаціїелектропристроїв споживачем.
При монтажі радіоелектронного обладнання требапритримуватися вимог електробезпеки та працювати тільки робочім електропристроєм(електродриль, електропаяльник).
При монтажі радіосхем забороняється: перевірятируками наявність струму та нагрів струмоведучих частин схеми; використовувати дляз'єднання блоків та приборів проводу з ушкодженою ізоляцією;
виконувати пайку та встановлення деталей у обладнання,котре знаходиться під струмом;
вимірювати напругу та струм переносними приладами,з неізольованими дротами та щупами;
підключати блоки до обладнання, котре знаходитьсяпід напругою; працювати на високовольтних установках без захисних засобів; змінюватизапобіжники при ввімкненому обладнані.
 6.5  Вимоги безпеки при роботі ручнимиінструментами при збірних та монтажних роботах
Основну небезпеку при експлуатації ручного механізованогоінструменту, представляють його робочі органи, гострі кромки та грані обробляємихвиробів, а також шкідливі фактори:
- надвисокий рівень шуму, вібрації (у пневматичних машин);
- надвисока наруга електричного струму (електроінструмент);
- запиленість повітря при операціях свердлення.
Необхідно використовувати індивідуальні засобизахисту:
- при роботі з ручним інструментом ударної дії (клепальнімолотки, зубила та ін.): захисні окуляри з безосколковим склом, також рукавиці;
Забороняється експлуатація ручних електричних машинпри виникненні поломок.
При виготовленні багатошарових друкованих платвиконується механічна обробка слоїстих пластиків (різка, пробивка отворів). Робочіна обробці слоїстих пластиків повинні виконувати ПТБ при холодній обробці матеріалів.Важливим фактором, погіршуючим умови праці у
відділах, є шум.
Промивка плат виконується у ізопропиловому спритіта ацетоні, тому необхідно ураховувати, що ці речовини є пожежонебезпечними та шкідливимидля здоров'я. Хімічна очистка плат виконується розчинами фосфатів, натрієвої содитощо. При постійній роботі з розчинниками нерідко бувають різні хронічні ураженняшкіри. Також небезпечно потрапляння навіть самих малих часток NaOH у очі.
У процесі хімічного міднення використовуються шкідливіречовини: сірчана, соляна, азотна кислоти, хлорна мідь та інші речовини, але длятравлення міді з пробільних ділянок плат використовується ряд травників: хлорнезалізо, персульфат амонію, хромовий ангідрид із сірчаною кислотою та ряд інших токсичнихречовин.
У випадку потрапляння травників на шкіру або слизовуоболонку очей необхідно невідкладно промити їх проточною водою або 0,5-1% — нимрозчином квасців та замазати вазеліном або оливковою олією, а потім звернутися домедпункту. Роботу з травниками необхідно поводити у спецодягу та захисних окулярах.Робочі місця повинні бути обладнані ефективною витяжною вентиляцією.
Висновок
У ході виконання дипломногопроекту було розроблено інвертор, що для захисту різного роду електронної апаратуривід проблем, які можуть виникнути в мережі живлення.
Провівши аналіз існуючих на сьогоднішній день схемпобудови подібних систем була визначена й обґрунтована структурна схема, а самепристрій має структуру побудови, що дозволяє повністю визначити вимоги до розв'язуванихпристроєм проблем, а також визначені технічні вимоги. Електричний розрахунок дозволяєвизначити вимоги до силових елементів схеми електричної принципової, зокрема досилових ключів. Також в процесі виконання дипломної роботи були досягнуті відповіднітехнічні показники, які задовольняють вимоги технічного завдання. А також забезпеченоналежний рівень якості виробу, що відповідає загальноприйнятим стандартам.
Дана дипломна робота такожмістить у собі інформацію про умови, які повинні бути забезпечені на підприємствідля нормальної праці робітників та забезпечення належного стану їх здоров'я.