Разработка конструкции блока источника вторичного питания

4826,64

6. Цеховые расходы

Результат расчета

7425,6

7. Общезаводские расходы

80% от статьи 3

14851,2

8. Внепроизводственные расходы

5% от суммы 7 пунктов

2492,5

9. Стоимость блока

Результат расчета

52343,54

Вывод: в результате проделанной работы была рассчитана стоимость блока вторичного источника питания. Полная стоимость блока составила 52343,54 рублей.

4.4 Экономическая эффективность блока

Результаты расчета экономической эффективности проведенного по формуле:

Э = С₁ - С₂ - Е · К,

где К =101438- затраты на разработку;

Е = 0,15- коэффициент экономии;

С₁ =130000- себестоимость аналога;

С₂ =52343,54- себестоимость опытного образца;

Э = 130000 -52343,54- 0,15 ·101438= 62440,76 руб.

Как видно из расчёта, использование спроектированного блока вторичного источника питания экономически выгодно по сравнению с аналогами. Столь заметная разница в стоимостях, заключается в том, что использование менее габаритных элементов позволило значительно уменьшить размеры и массу данного блока, так же увеличить надёжность и срок службы данной РЭА. Экономия затрат составила 62440,76 руб.

Экономическая целесообразность данной разработки заключается в том, что позволяет значительно сократить машинное время, трудовые и экономические ресурсы

5. Раздел по охране труда

Зануление - преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, могущих оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях, с глухозаземленным выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии в сетях постоянного тока.

Проводник, обеспечивающий соединения зануляемых частей с глухозаземленными нейтральной точкой, выводом и средней точкой обмоток источников тока, называется нулевым защитным проводником.

Назначение зануления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание с цлью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматы максимального тока, устанавливаемые для защиты от токов короткого замыкания; магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой; контакторы а сочетании с тепловым реле, осуществляющие защиту от перегрузки; автоматы с комбинированными расцепителями, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки. [11]

5.1 Расчет защитного зануления

В настоящее время расчет зануления выполняется в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок»: ток короткого замыкания, возникающий при замыкани фазы на зануленный корпус, должен скратностью не менее определенной величины превышать номинальный ток защитного аппарата. Расчет напряжения прикосновения и времени срабатывания защитной аппаратуры не производится

Для надежного отключения установлены требования к устройству зануления, к его электрическим характеристикам и прежде всего к проводимости петли фаза-нуль, которые учитываются при проектировании системы зануления. Если в результате расчета окаызвается, что при замыкании фазы на корпус электроустановки не обеспечивается ее надежное отключение от сети, то следует внести изменения а схему или конструцию элементов системы зануления и повторить расчет.

Согласно ГОСТ 12,1,038-82. предельно допустимые напряжения прикосновения в зависимости от времени его воздействия на человека в аварийном режиме приведены в табл.9:

Таблица 9.

Эти данные относятся к переменному току частотой 50Гц, и предназначены для руководства при разработке средств защиты человека от поражения электрическим током: заземления, зануления, защитного отключения и др. Для проверки зануления соответствию ГОСТу необходимо рассчитать напряжение прикосновения и время его воздействия на человека, т.е. время срабатывания защитной аппаратуры. [15]

Расчет проведен по методике изложенной в [15].



Рис.1. Схема зануленного электроприемника с поврежденной изоляцией одной фазы.

На схеме обозначены:

Zt - сопротивление обмоток питающего трехфазного трансформатора;

Zf - комплекс полного сопротивление фазного провода;

Zn - комплекс полного сопротивление нулевого защитного проводника (НЗП);

Rh - сопротивление тела человека;

r0 - сопротивление заземления нейтрали трансформатора;

Ik - ток короткого замыкания;

Ih - ток через тело человека.

A - автомат защитного отключения.

Ток однофазного КЗ в комплексной форме выражается зависимостью:

Током Ih пренебрегаем ввиду малости.. Человек касающийся корпуса, попадает под напряжение прикосновения, равное падению напряжения на нулевом защитном проводнике:



Этой зависимостью определяется максимально возможное значение напряжения прикосновения, так как не учитывает сопротивления включеные последовательно с телом человека (сопротивления обуви, покрытия пола и др).

1. Расчет сопротивления петли фаза-нуль.

Рис.2

Линия питания электроприемника от трансформатора состоит из нескольких последовательно включенных участков с различными видами электропроводок. Составляющие сопротивления петли фаза-нуль одного из участков представлены на рис.2.

На схеме обозначены:

rf,rn - активные сопротивления фазного провода и НЗП;

Xf,Xn - внутренние индуктивные сопротивления (вызванные самоиндукцией) фазного провода и НЗП;

Xv - внешнее индуктивное сопротивление (вызванное взаимоиндукцией между фазным проводом и НЗП).

Исходные данные:

Трансформатор масляный:

Первый участок - кабель длиной четырехжильный алюминиевый в пластмассовой оболочке, сечением и

Второй участок - провод длиной двужильный медный, сечением

НЗП - провод длиной одножильный медный сечением

В качестве устройства защитного отключения (УЗО) принят автомат с электромагнитным расцеплением АЕ-2030.

2. Расчет сопротивлений проводов

Удельное сопротивление меди

Удельное сопротивление алюминия

Рассчитаем активные сопротивления проводов 1-го и 2-го участков:



Коэффициентом 1,2 учитывается возрастание температуры кабеля с 20 до 70 градусов при работе с номинальной нагрузкой.

Активное сопротивление фазного провода:

Активное сопротивление защитного нулевого провода:

Внутреннее индуктивное сопротивление определяется из соотношения:



Внутреннее индуктивное сопротивление фазового провода:

Внутреннее индуктивное сопротивление нулевого защитного провода:

3. Расчет сопротивления взаимоиндукции.

Определим диаметр жил проводов:

Определим расстояние между фазной и нулевой жилами в кабеле:

На первом участке:

Толщина слоя изоляции:

Сопротивление взаимоиндукции:

На втором участке:

Толщина слоя изоляции:

Сопротивление взаимоиндукции:

Суммарное индуктивное сопротивление фазной и нулевой жил:

4. Расчет тока короткого замыкания при пробое изоляции на зануленный корпус.

Полное сопротивление петли фаза-ноль:

Фазовое напряжение:

Где Zt - полное сопротивление трансформатора определяемое по таблице для различных типов трансформаторов.

Определяем кратность тока:

Где значение тока I определяется из таблиц в зависимости от выбранного защитного аппарата. Для АЕ-2030 I - ток срабатывания расцепителя (ток отсечки).

Из таблицы находим коэффициент m и номинальный ток электромагнитного расцепителя:

Ток отсечки равен:

Определяем величину напряжения прикосновения, которое равно падению напряжения на нулевом защитном проводнике:

Нормированная правилами кратность для невзрывопасной зоны

Так как k>kn, то электромагнитный расцепителоь срабатывает за сотые доли секунды (не более 0,1с) и допустимое напряжение прикосновения Uпр=500В (превышает рассчитанное напряжение прикосновения в несколько раз), т.е. удовлетворяет требованиям ГОСТ.

6. Системы автоматизированного проектирования

6.1 AutoCAD

Постоянно растущий уровень компьютерных технологий, динамичное развитие программных и аппаратных средств влечет за собой бурный переход от традиционных, ручных методов ведения проектно-конструкторских работ к использованию новых автоматизированных систем разработки и выполнения конструкторской документации. Уже более двадцати лет развиваются и совершенствуются компьютерные системы -»электронные кульманы «.На сегодняшний день производство продукции мирового класса возможно только на соответствующем оборудовании и с использованием современных средств автоматизации. Ни одно предприятие, ведущее разработки сложных технических объектов, не обходится без компьютеров и мощного программного обеспечения, позволяющего гармонично сочетать в себе форму и содержание проекта, оптимизирующего процесс разработки и выполнения конструкторской документации при многократном использовании имеющихся данных. Такие базовые графические системы обогащают, но не усложняют возможности творческого поиска конструкторов, поскольку обладают высокотехнологичными,

но удобными и простыми в обращении инструментами, объединяющими в одном проекте замыслы целой команды проектировщиков и требования заказчиков. На базе универсальных графических систем разрабатываются системы автоматизированного проектирования (САПР) конструкторов, технологов, архитекторов, схемотехников и многие другие автоматизированные рабочие места специалистов. В последнее время все более утверждается оригинальный подход к автоматизации конструкторской деятельности на основе создания трехмерных геометрических представлений проектируемых изделий. Современный уровень развития компьютерных технологий позволяет создавать пространственные модели объектов практически неограниченной возможности, а решение геометрических и других задач для пространственной модели обеспечивает большую достоверность и позволяет перейти на качественно новый уровень проектирования. Кроме того, возможно использование пространственной модели для проектных расчетов и математического моделирования конструируемых изделий и процессов, а также кинематических схем. Это еще больше сокращает временные, кадровые и материальные расходы на разработку проектов. В настоящее время существует множество графических редакторов и систем геометрического моделирования. Для профессионалов проектирования, которым требуется воплощать свои творческие замыслы в реальные динамические проекты, система AutoCAD является лидирующей в мире платформой программного обеспечения САПР. Она объединяет мощь и гибкость с предельно четким фокусом на максимальную производительность, а также является полностью расширяемой и адаптируемой системой для использования в различных отраслях. AutoCAD -программа с богатой и во многом уникальной историей. Впервые она увидела свет в 1982 году под именем MicroCAD. Первая версия AutoCAD ознаменовала начало настоящей революции в автоматизированном проектировании. Сегодня AutoCAD переводится на 18 языков мира, его используют в своей работе миллионы проектировщиков во всем мире на процессорах, в тысячи раз более мощных, чем те, которые были установлены на первых персональных компьютерах.

В отличие от предыдущих версий AutoCAD 2000 (с точки зрения пользователя)--скорее продукт эволюционного развития, чем результат технологического скачка. Эволюция, впрочем, вещь очень приятная для конечного пользователя, ибо в уже привычной по предыдущей версии среде работать становится существенно удобней и проще, а значит, растет производительность.В новой

версии компания Autodesk предлагает самый богатый функциями и наиболее простой в применении AutoCAD за всю историю его существования. В продукте более 400 усовершенствований - начиная от повышения общей производительности при выводе на печать и заканчивая мельчайшими настройками.

Кроме автоматизации чертёжно-графических работ AutoCAD с его расширениями (Autoshade, AutoFlix, 3D-Studio и др.) предоставляет следующие принципиально новые возможности:

§ графическое моделирование, т.е. использование компьютера в САПР в качестве мощного вычислительного средства, позволяющего без особых навыков программирования работать со сложными пространственными моделями;

§ создание и ведение информационной базы данных чертежей;

§ создание библиотеки стандартных элементов чертежей, относящихся к какой-то предметной области с тем, чтобы строить новые чертежи из уже созданных ранее элементов;

§ параметризация чертежей - построение деталей и чертежей с новыми размерами на основе одного чертежа;

§ создание демонстрационных иллюстраций.

AutoCAD также является мощной средой программирования. В нём можно разрабатывать приложения на Auto Lisp, формировать связи атрибутов блоков с базами данных для различных СУБД (Paradox, dBASE), программно модифицировать строки и разделы в пользовательских меню, создавать диалоговые окна. Auto Lisp позволяет:

§ использовать переменные и выражения при ответах на запросы команд AutoCADа;

§ читать и писать внешние файлы, таким образом обмениваясь с внешними программами, которые можно запускать из AutoCADа;

§ создавать различные функции и новые команды AutoCADа, настраивая и расширяя таким образом графические возможности AutoCADа;

§ осуществлять программный доступ к данным, относящимися к объекту рисунка, а также к таблицам AutoCADа, в которых хранится информация о блоках, слоях, видах, стилях и типах линий;

осуществлять программное управление графическим экраном AutoCADа и вводом/выводом с различных устройств.

AutoCAD сегодня --это уникальная комбинация мощной технологии, простоты применения и чрезвычайной гибкости. [8]

6.2 P-CAD 4.5

Система P-CAD, предназначенная для автоматизированного проектирования печатных плат (ПП), известна в России с конца 80-х гг. Наибольшее распространение получила версия P-CAD Master Designer 4.5, которая не потеряла популярности до настоящего времени и применяется на многих предприятиях электронного профиля. Это объясняется достаточно мощными и качественными графическими редакторами этой САПР, русификацией программных модулей системы, значительными наработками библиотек электронных компонентов, наличием эксплуатационных руководств на русском языке и разработанных программ-постпроцессоров для применяемого технологического оборудования.

Пакет PCAD 4,5 создан в конце 1988г. и позволяет проектировать печатные платы, содержащие до 1300 компонентов, 2500 цепей, 100 логических слоев и 3200 выводов. Кроме этого предусмотрена автоматическая перестановка логически эквивалентных выводов, вентилей и компонентов; поворот компонентов на любой угол; задание размеров контактных площадок и толщин проводников с точностью до 1 мкм; задание шага координатной сетки. Для повышения качества размещения и улучшения трассируемости платы разработчик может воспользоваться гистограммами и «силовыми векторами», которые строятся автоматически.

Библиотека компонентов, доступная для пакета Master Designer, содержит описания более 6000 компонентов и является в настоящее время наиболее полной среди существующих библиотек.

Автоматический трассировщик САПР PCAD Master Router является переходным от классического трассировщика к трассировщику с перекраиваемой топологией печатной платы, когда трассировка идет не просто поступательно от трассы к трассе, но и может видоизменять уже проложенные трассы, если они мешают последующей прокладке трасс.

Мощным средством проектировщика является механизм управления экранами в САПР PCAD. Здесь можно создать экран любой полигональной формы с произвольной струтурой окон в нем. Кроме того, проектировщик может автоматически «врезать» в экран проводники и контактные площадки или вовсе «накрыть» экраном уже подготовленную топологию с последующим автоматическим вырезанием зазоров и удалением «обрезков» экрана.

Пакет прикладных программ PCAD содержит в своем составе три графических редактора PC-CAPS, PC-PLACE и PC-CARDS, программу для автоматической трассировки соединений печатной платы с числом слоев от 1 до 32 PC-ROUTE и программы-утилиты, выполняющие служебные функции. [6]

6.3 TechnologiCS

Автоматизированная система технической подготовки производства TechnologiCS предназначена для решения задач конструкторско-технологической подготовки, планирования и управления производством на предприятиях различных отраслей промышленности. Объектом автоматизации может быть предприятие в целом, отдельное производство или служба.

Использование данного пакета позволяет не только автоматизировать работу отдельных конструкторов, технологов или нормировщиков, но и интегрировать в едином информационном пространстве сведения о структуре выпускаемых изделий, технологиях изготовления, материалах, имеющемся оборудовании и инструменте и т.д. На основе этой информации возможно получение в виде документов или в электронном представлении различных отчетов необходимых для дальнейшей работы предприятия, например сводная трудоемкость, загрузка оборудования и т.д.

Система может использовать, при соответствующей настройке, имеющиеся на предприятии базы данных и выдавать данные в определенных пользователем форматах для дальнейшего использования в других автоматизированных системах.

На данном этапе можно выделить следующие основные задачи и примерную последовательность их решения:

В процессе подготовки системы к промышленной эксплуатации, осуществляется настройка вспомогательных справочников, и если это необходимо импортируются справочники из других систем. Если справочники системы необходимо пополнять из других баз данных регулярно (например, в TechnologiCS ведется только технология изготовления, а состав изделия берется из другой системы), то на данном этапе вырабатывается регламент обмена данными между системами и настраивается подсистема импорта/экспорта данных. Здесь же осуществляется администрирование системы для обеспечения совместной работы различных пользователей и служб предприятия.

Подобно ведению конструкторских спецификаций, для каждой номенклатурной позиции системы возможно ведение технологического процесса. Система позволяет вести как единичные, так и типовые (групповые) технологические процессы. Здесь же можно производить трудовое и материальное нормирование технологий, а также выполнять различного вида технологические расчеты. Как и в подсистеме ведения состава изделий, результаты технологического проектирования можно оформлять в виде различного вида комплектов технологических документов. Поскольку на данном этапе в базе данных системы имеется конструкторская информация о составе изделия и на каждую позицию возможно ведение технологии, становится возможным получение сводных документов, содержащих в себе как конструкторскую, так и технологическую информацию. Например, возможно построение ведомостей подетальных норм расхода материалов как на все изделие, так и на любой его узел или сборочную единицу.

На основе итоговых спецификаций изделий можно подготовить производственные спецификации и оформить заказы, которые будут представлять собой номенклатурный план производства. На основе информации о структуре изделия и используя пронормированные технологические процессы можно построить цикловой график изготовления изделий и спланировать производственные мощности. Далее, на основании полученного плана, можно отслеживать реальное изготовление и сдачу изделий с учетом реальных значений параметров, а также производить разбраковку по видам и причинам брака и производить всевозможную статистическую обработку полученных измерений. Как и в предыдущих режимах, в режиме планирования и управления производством возможно получение отчетов для работы различных служб и подразделений предприятия.

Помимо модулей, позволяющих решать задачи, перечисленные выше, система содержит в себе модуль электронного документооборота, позволяющий вести централизованный защищенный электронный архив, логически накапливать и связывать информацию, управлять путями прохождения документов и стадиями их обработки. Архив может быть разбит на разделы с ограничением прав доступа пользователей, как к различным разделам, так и к отдельным документам. Документы в системе разделяются на различные виды, которые определяют их способ обработки. При этом один документ может включать в себя произвольное количество различных файлов. Модуль документооборота полностью интегрирован в общую систему подготовки и управления производством, поэтому любые изделия, информация о которых хранится в единой базе данных, могут быть связаны с документами, хранящимися в электронном архиве.

Система не разделяется на отдельные программные модули. Единственным исключением из этого правила является подсистема администрирования, которая выделена в отдельный программный модуль, устанавливаемый только на компьютере администратора базы данных. Конфигурация рабочих мест производится администратором в соответствии с профилем работы специалистов на предприятии. Для каждого пользователя можно индивидуально настроить, как именно и с какой информацией он будет работать.[13]

Заключение

В результате работы разработана конструкция блока вторичного источника питания. Проектирование осуществлялось на базе предприятия ФГУП НИИЭП.

Оформление сборочного чертежа платы и чертежа печатной платы производилось производилось в системе автоматизированного проектирования AutoCAD2000, сборочные чертежи корпуса, блока ИВЭ, чертежи радиатора, корпуса, крышки - в AutoCAD2004.

В ходе работы рассмотрены особенности и достигнутый уровень автоматизации конструкторского этапа проектирования, возможности системы AutoCAD2000 и AutoCAD2004. Отмечено, что большим преимуществом системы AutoCAD является возможность создания параметризованных чертежей с помощью пакета AutoLisp.

Также рассмотрены этапы проектирования печатной платы в системе автоматизированного проектирования PCAD 4,5.

В дипломном проекте выполнены поверочный тепловой расчет для транзистора 2Т945, входящего в блок, расчет размерной цепи, расчет надежности блока ИВЭ и расчет конструкции на устойчивость к действию вибрации.

Разработан технологический процесс сборки платы блока ИВЭ в системе TechnologiCS.

Рассмотрены вопросы, а в частности был выполнен расчет зануления в лаборатории при настройке разработанного блока ИВЭ.

В организационно-экономическом раздел определена технико-экономическая целесообразность разработанного изделия, составлена смета затрат на НИР и рассчитана себестоимость опытного образца.

Список использованной литературы

1.Парфенов Е.М., Камышная Э.Н., Усачев В.П. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Радио и связь, 1989.

2.Овсищер П.И., Голованов Ю.В., и др.

Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1988.

3. Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.Е.

Обеспечение тепловых режимов при конструировании РЭА. - М.: Советское радио, 1976.

4. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств. - М.: Высшая школа, 1990.

5. Ромаш Э.М. М.: Радио и связь, 1981

6. Сучков Д.И. Проектирование печатных плат в САПР PCAD4,5 - О.: Микрос, 1992.

7. ОСТ4.965.002 «Радиаторы охлаждения полупроводниковых приборов»

8. Финкельштейн Э.

AutoCAD 2000. Библия пользователя. - М.: Диалектика, 2000.

9. Дульнев Г.Н., Семяшкин Э.М.

Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах - Л.: Энергия, 1968.

10. Астреина Л.А., Балдесов В.В., Беклешов В.К. и др.

Технико-экономическое обоснование дипломных проектов - М.: Высшая школа, 1991.

11. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках - М.: Энергоатомиздат, 1984.

12. Бушминский И.П., Даутов О.Ш., Достанко А.П. и др.

Технология и автоматизация производства РЭА - М.: Радио и связь, 1989.

13.TechnologiCS. Интегрированная система технической подготовки производства. Руководство пользователя - Consistent Software, 2002.

14.Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К.

Конструирование радиоэлектронной аппаратуры - Л.: Энергия, 1972.

15.Соболев Ю.И., Бородин А.И.

Расчет зануления на соответствие правилам безопасности - Н.: НГТУ, 2004.

Размещено на Allbest.ru