Общие принципы построения схем импульсных источников

Согласно СанПин 2.2.4/2.4.1340-03 на рабочем месте инженера-конструктора могут быть рекомендованы следующие типы ламп и светильников:

- в качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). В светильниках местного освещения допускается применение ламп накаливания, в том числе галогенные;

- для освещения помещений с ПЭВМ следует применять светильники с зеркальными параболическими решётками, укомплектованными электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). Допускается использование многоламповых светильников с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами, состоящими из равного числа опережающих и отстающих ветвей. Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решёток не допускается. При отсутствии светильников с ЭПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трёхфазной сети;

- общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов.

Основными мерами электробезопасности являются:

- расположение кабелей и проводов в местах, удаленных от нагретых деталей (жало паяльника);

- использование сигнальных знаков и надписей;

- устройства защитного заземления и зануления;

- использование малых напряжений;

- изоляция токоведущих частей оборудования;

- защитное отключение (механическое, электрическое);

- недоступность токоведущих частей при случайном прикосновении.

Заземлению подлежат: корпус ПЭВМ, монитор ПЭВМ, рабочий стол инженера-конструктора (при условии, что он имеет металлический каркас), каркасы распределительных щитов, металлические оболочки кабелей и проводов и т.д.

Защитное зануление также предназначено для защиты от поражения электрическим током. По возможности необходимо использовать малые напряжения (например, паяльник на 36 В для проведения макетирования опытных образцов).

Чтобы исключить возможность прикосновения или опасного приближения к изолированным токоведущим частям, необходимо обеспечить их недоступность посредством ограждения, блокировок и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

Борьба с производственным шумом ведётся посредством:

- изоляции источника шума от окружающей среды (применение защитных кожухов);

- профилактические мероприятия медицинского характера. Основными мерами защиты от электромагнитного излучения могут быть:

- экранирование источников излучения;

- экранирование рабочих мест.

Повышенный уровень электромагнитного излучения компенсируется установкой защитных экранов, применением мер защиты от ЭМП.

Для предотвращения возникновения вредных последствий от статических физических перегрузок, необходимо оборудовать место так, чтобы исключить неудобные позы, длительные напряжения. Дисплей должен быть установлен на такой высоте и под таким углом, чтобы шея оператора не была согнута и удерживалась в таком состоянии напряженными мышцами. Клавиатура должна располагаться так, чтобы до неё не нужно было тянуться, руки не должны быть на весу или перенапряжены. Для удобства можно использовать подставку под ноги. Нельзя долго находиться в одной позе. Каждый час в течение 15 минут необходимо заниматься каким-либо другим делом, сделать разминку.

Для предотвращения перенапряжения анализаторов необходимо определить оптимальный яркостной режим. Для этого нужно установить уровень яркости, соотношение уровней яркости в поле зрения, уровень контраста. Оптимальной считается такая яркость, при которой проявляется контрастная чувствительность глаза, острота зрения и быстрота различения сигналов. Нижней комфортной границей уровня яркости светящихся сигналов можно считать 30 кд/м², верхняя комфортная граница определяется значением слепящей яркости. Яркость символов на экране должна быть согласована с яркостью фона экрана и окружающим освещением. При обратном контрасте яркостной контраст должен находиться в пределах 85-90 % с возможностью регулировки яркости знака, а при прямом контрасте - 75-80 % с возможностью регулировки яркости экрана. Прямой контраст предпочтительнее обратного. Коэффициент контрастности символов на экране при оптимальных размерах символов считается благоприятным в пределах 5-10 для обратного контраста, 8-12 - для прямого. Соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1-5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1 (согласно СанПин 2.2.4/2.4.1340-03). Расстояние считывания информации с экрана может быть от 400 мм и более.

6.1.3 Расчёт искусственного освещения

Задачей расчета является определение потребляемой мощности электрической осветительной установки для создания в производственном помещении заданной освещенности.

Проектируя осветительную установку, необходимо решить ряд вопросов.

Выбрать тип источника света. Как правило, выбирают газоразрядные лампы. В случае если температура воздуха может быть ниже +5 єС, а также для местного освещения отдаётся предпочтение лампам накаливания.

Выбрать тип светильника с учётом характеристик светораспределения, ограничения прямой блёсткости, по экономическим показателям, условиям среды, требованиям взрывобезопасности и пожаробезопасности.

Распределить светильники и определить их количество. Добиться равномерности их распределения и упорядочения.

Определить норму освещённости на рабочем месте. Для этого необходимо установить характер выполняемой работы по наименьшему размеру объекта различения, контраст объекта с фоном и фон на рабочем месте.

При расчёте светового потока используются два основных метода расчётов. Для расчёта общего равномерного освещения используется метод светового потока, учитывающий световой поток, отраженный от потолка и стен. Для расчёта локализованного и комбинированного освещения используется точечный метод. При этом пренебрегают значением отраженного светового потока. Для приближенных расчётов используется метод удельной мощности, являющийся наиболее простым. При проведении дальнейших расчётов будем исходить из минимально необходимого уровня освещённости, рассчитывая необходимое количество светоизлучающих установок выбранного типа.

Выберем тип лампы для освещения рабочего места методом светового потока.

Световой поток находим по формуле [16]:

(42)

где Е_Н - нормированная минимальная освещённость, лк;

S - площадь освещаемого помещения, м²;

z - коэффициент минимальной освещённости (для люминесцентных ламп равен 1,1 );

k - коэффициент запаса (равен 1,5);

N - число светильников, шт;

з - коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от КПД и кривой распределения силы светильника, коэффициента отражения потолка R_пт и стен R_с, высоты подвеса светильников и показателя помещения i:

 (43)

где А и В - размеры рабочей поверхности, м. А = 10 м, В = 8 м;

Н_р - высота светильников над рабочей поверхностью, м: Н_р= 2,5 м;

по данным, приведённым в [16], выбираем люминесцентную лампу, световой поток которой равен 4440 лм, лампа ЛТБ 80-4.

Коэффициенты отражения определим по таблице 4 [16]: потолок помещения свежепобеленный R_пт =0,7, стены покрашены в коричневый цвет R_с = 0,23, пол - темно-коричневый. R_п = 0,15.

По таблице 5 [16] в зависимости от значений коэффициентов отражения выберем тип светильника ЛСО 02, а по таблице 6 [16], исходя из типа светильника и значения индекса помещения, определяем необходимый коэффициент использования светового потока з = 40 %.

Из таблицы 6 [16] выбираем тип ламп в зависимости от полученного суммарного светового потока и светового потока, который обеспечивает соответствующий тип лампы. Допускается отклонение светового потока выбранной лампы (ламп) не более чем на -10…+20 %.

Необходимо использовать люминесцентную лампу, характеристики которой указаны в таблице 46 (ГОСТ6825-79).

Таблица 39 - Характеристики лампы ЛТб80-4

Тип лампы	Световой поток F, лм	Длина лампы L, мм	Кол-во ламп, шт
ЛТБ80-4	4440	1500	46

При рассмотрении данного значения следует учитывать, что полученная величина рассчитана исходя из предпосылки о полном отсутствии каких-либо внешних источников освещения. Следовательно, проектируемое производственное помещение обладает запасом по освещённости. Это позволит производить экономию электроэнергии в случае, когда внешнее освещение достигает большего значения. Кроме этого, при использовании светопоглощающих жалюзи на окнах помещения, можно добиться эффекта плавного регулирования интенсивности светового потока до наиболее комфортного значения.

Расчёт искусственного освещения показал, что для освещения рабочего помещения потребуется 24 лампы типа ЛТБ 80-4.

6.2 Защита в чрезвычайных ситуациях

6.2.1 Расчёт взрывопожарной опасности помещения

Воспользуемся методом расчёта, приведённом в [4].

На рабочем месте инженера-конструктора, занимающегося разработкой импульсного блока питания за компьютером, присутствует легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) - этиловый спирт, необходимый для очистки (клавиатуры, мышки, монитора). Рассмотрим ситуацию, когда происходит испарение с поверхности разлившейся ЛВЖ с возможностью возгорания от вспышки.

Длительность испарения жидкости равна времени её полного испарения и не превышает 1 часа.

Рассчитаем свободный объём помещения. Его допускается принимать равным 80 % от геометрического объёма помещения:

(44)

где S - площадь помещения;

H - высота помещения.

Находим стехиометрическую концентрацию паров ЛВЖ (в %):

 (45)

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

коэффициенты n_C, n_H, n_O - число атомов С, Н и О в молекуле горючего.

Находим массу жидкости, поступившей в помещение при испарении разлитой жидкости:

(46)

где W - интенсивность испарения, которая для ЛВЖ находится по формуле (47);

F_U - площадь испарения, м²;

T - время испарения жидкости.

(47)

где з - коэффициент, зависящий от скорости воздушного потока над поверхностью испарения, который определяется по таблице;

М - молекулярная масса этилового спирта;

P_H - давление насыщенного пара.

Подставляя (47) в (46) находим массу жидкости:

Находим избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н и О по следующей формуле:

(48)

где P_max - максимальное давление взрыва стехиометрической паровоздушной смеси в замкнутом объёме, принимают равным 900 кПа;

P₀ - начальное давление, принимают равным 101 кПа;

m - масса ЛВЖ;

z - коэффициент участия горючего во взрыве: для ЛВЖ - 0,3;

V_СВ - свободный объём помещения;

с_ГП - плотность пара или газа;

K_Н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения. Допускается принимать равным 3.

Подставляя все значения в формулу (48) получим:

Исходя из проведенных расчётов и руководствуясь нормативным документом НПБ105-03, можно сделать вывод, что при организации мероприятий по противопожарной безопасности необходимо учесть, что данное помещение относится к категории А, поскольку в помещении присутствуют легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 єС (для этилового спирта - 13 єС) в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых в помещении развивается расчётное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа.

Так же горючими компонентами на рабочем месте инженера-конструктора являются: перегородки, двери, полы, изоляция кабелей, оборудование, бумага. Источниками пожара могут быть: короткое замыкание, перегрузки, электронные схемы от ПЭВМ, приборы, применяемые для технического обслуживания, устройства электропитания, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы, электрические искры, способные вызвать загорания горючих материалов.

В целях предупреждения возникновения пожаров необходимо выполнять следующие мероприятия:

- выполнение правил техники безопасности при производстве работ и эксплуатации оборудования;

- отключение приборов и оборудования по окончании работы или при перерывах в работе;

- поддержание помещений в чистоте и порядке;

- размещение средств пожаротушения в легко доступных местах, поддержание их в исправном состоянии, оборудование помещений установками автоматического пожаротушения;

- должна быть налажена система вентиляции, которая бы обеспечивала незадымление, снижение температуры и удаление продуктов горения и термического разложения на путях эвакуации в течение времени, достаточного для эвакуации.

Все работники и специалисты должны проходить специальную противопожарную подготовку в системе производственного обучения с целью изучения правил пожарной безопасности и адекватного поведения при возможной ситуации пожара.

Заключение

В ходе выполнения дипломного проекта были рассмотрены общие принципы построения схем импульсных источников, выполнен аналитический обзор существующих конструкторских решений, выбор топологии и элементной базы источника. Так же был выполнен расчёт параметров импульсного трансформатора, поверочный расчёт печатной платы, определён коэффициент технологичности изделия. В разделе о надёжности был выполнен поблочный уточнённый расчёт основных показателей надёжности и показателей восстанавливаемости изделия. В дипломном проекте был выполнен расчёт затрат на разработку конструкторской документации источника питания. Затраты на проектирование составили 32983,71 рублей.

Были рассмотрены вопросы охраны труда. Произведён анализ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте инженера-конструктора при разработке источников питания, предложены меры по снижению и устранению опасных и вредных факторов, произведён расчёт системы искусственного освещения на рабочем месте инженера-конструктора, произведён расчёт взрывопожарной опасности помещения, а также рассмотрены основные аспекты пожарной безопасности.

Разработанный стабилизированный источник питания счётчиков серии «Мир» полностью удовлетворяет требованиям технического задания.

Литература

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

2 А. В. Митрофанов, А. И. Щеголев. Импульсные источники вторичного электропитания в бытовой радиоаппаратуре. - М.: Радио и связь, 1985. - 72 с.

3 А. В. Лопаткин. Обеспечение тепловых режимов РЭС: Метод. Указания к лабораторной работе № 4. Н. Новгород: Изд-во НГТУ, 1996. 23 с.

4 А. И. Насейкин. Оценка пожаровзрывобезопасности производства. - Омск: ОмГТУ, 1995. - 44 с.

5 А. П. Ненашев Конструирование радиоэлектронных средств: Учебник для радиотехнических специализированных вузов. - М.: Высшая школа, 1990. - 432с.

6 Браун М. Источники питания. Расчёт и конструирование.: Пер. с англ. - К.: МК-Пресс, 2005. 288 с., ил.

7 Б. Ю. Семенов. Силовая электроника: от простого к сложному. - М.: Солон - Пресс, 2005. - 416 с.

8 Е. М. Парфёнов, Э. Н. Камышная, В. П. Усачёв. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.: ил.

9 Затраты на проектирование конструкторской и технологической документации на изделия машиностроения и приборостроения. Методические указания / Составители: Ю. А. Опарин и др. - Омск: ОмГТУ, 2006. - 44 с.

10 Источники вторичного электропитания / С. С. Букреев, В. А. Гловацкий и др.; Под ред. Ю. А. Конева. - М.: Радио и связь, 1983. - 280 с.

11 К. К. Александров, Е. Г. Кузьмина. Электротехнические чертежи и схемы. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 300 с.

12 Костюк В. А., Чугулёв А. О. Основы преобразовательной техники: Курс лекций. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. 52 с.

13 Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. - М.: ДОДЕКА, 1997. - 224 с.

14 Надёжность и эффективность в технике. - в 10 т. / Под ред. В. А. Кузнецова и др. - М.: Сов. радио, 1990.

15 Проектирование стабилизированных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры / Л. А. Краус, Г. В. Гейман и др. - М.: Энергия, 1980. - 288 с.

16 Производственное освещение. Методические указания к практическим занятиям и лабораторным работам по курсу «Безопасность жизнедеятельности» / Составители: Н. В. Горшенина, Л. Г. Стишенко. - Омск: ОмГТУ, 1980. - 28 с.

17 Хадыкин А. М., Рубан Н. В. Основы надёжности электронных средств: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 84 с.

18 Хадыкин А. М., Рубан Н. В., Вильшук В. А. Проектирование функциональных узлов на печатных платах: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. 79 с.

19 Экономика фирмы. Учебное пособие / В. А. Глотов, Ю. А. Опарин. - Омск: ОмГТУ, 1998. - 60 с.

20 ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам.

21 ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы.

22 СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.

23 http://www.aimtec.com

24 http://www.astrodyne.com

25 http://www.archcorp.com.tw

26 http://www.bothhand.com.tw

27 http://www.cel.com

28 http://www.chinfa.com

29 http://www.cincon.com.tw

30 http://www.datasheetarchive.com

31 http://www.datasheet4u.com

32 http://www.ddrservice.info

33 http://www.digchip.com

34 http://www.enpirion.com

35 http://www.franmar.com.tw

36 http://www.i-t.su

37 http://www.meanwell.com

38 http://www.monitor.espec.ws

39 http://www.pdf.eicom.ru

40 http://www.pduke.com

41 http://www.peak-electronics.de

42 http://www.power-one.com

43 http://www.radiocomplect.com

44 http://www.recom-international.ru

45 http://www.rectron.com

46 http://www.rlocman.ru

47 http://www.semtech.ru

48 http://www.terraelectronica.ru

49 http://www.tracopower.com

50 http://www.vitec.at

51 http://www.yuandean.com

электропитание полупроводниковый преобразователь импульсный

Размещено на Allbest.ru