Розробка і дослідження системи керування тягового електропривода електровоза ВЛ-11 в умовах ВАТ "Укрзалізниця"



де Re ,Te - опір і стала часу якірного ланцюга двигуна ;

Тк - некомпенсована стала часу, яка для системи ШІП-Д без внутрішнього контуру напруги Тк = Тп;

kк - коефіцієнт передачі об'єкту регулювання, який для системи ШІП-Д без внутрішнього контуру напруги kк = kп =125;

kдс =0.024- коефіцієнт датчика струму.

Приймаючи ємність регулятора по зворотному зв'язку струму , можна знайти:

Вхідні опори регулятора струму по завданню і зворотному зв'язку визначаються:

Рисунок .3.2 - Схема регулятора струму

Підставляючи в формулу значення отримаємо:

Для подальших розрахунків передавальна функція замкненого контуру струму приймається у вигляді:

де Tс =2 Tк -стала часу контуру струму.

Розрахунок регулятора швидкості.

Передавальна функція регулятора швидкості для модульного оптимуму визначається:

де Тм - електромеханічна стала часу електропривода;

kдш , kдс - коефіцієнти датчиків швидкості і струму.

Приймаючи , визначаємо опір зворотного зв'язку регулятора швидкості:

Аналіз статичних характеристик замкненої системи керування

Рівняння системи з урахуванням дії сигналу управління Uзш і сигналу навантаження IсRe має вид:



Рисунок. 3.3 - Схема П-регулятору швидкості.

У випадку використання регулятора ерс у наведеному рівнянні замість Gрш необхідно вставити Gре.

Рішення рівняння відносно щ у статичному режимі (p = 0) має вид для статичних систем (з П-регулятором):

де - сигнал управління;

- коефіцієнт датчика швидкості;

- стала часу контуру струму;

- магнітний потік двигуна;

- номінальний струм двигуна;

- стала часу електропривода.

Змінюючи при різних значеннях отримуємо графіки:

Рисунок. 3.4. - Швидкісна характеристика двигуна при різних значеннях .

Для номінального значення просадка швидкості дорівнює

Таке значення просадки нас задовольняє.

3.3 Дослідження динамічних якісних показників САК ЕП

Згідно структури схеми складаємо математичну модель за допомогою програмного пакету Matlab де використаємо наступні типи блоків:

· Step- одинична-ступінчаста дія;

· Transfer Fcn - передавальна функція;

· Constant - константа;

· Gain - підсилювач;

· Sum - суматор;

· Scope - осцилограф.

Модель має два контури: контур струму, контур швидкості. Для моделювання регуляторів обираємо елемент Discrete PID Controller. Для досягнення необхідної якості перехідний процесів необхідно дещо змінити параметри регуляторів. Остаточні значення цих параметрів: 1) регулятор швидкості: ; 2) регулятора струму: ,;

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок. 3.5 - Схема моделі розімкненої системи електропривода за системою ШІП-Д у середовищі Matlab-Simulink



Рисунок. 3.6 - Графік швидкості та моменту



Рисунок. 3.7 - Графік току та моменту

Модель має два контури: контур струму, контур швидкості. Для моделювання регуляторів обираємо елемент Discrete PID Controller. Для досягнення необхідної якості перехідний процесів необхідно дещо змінити параметри регуляторів. Остаточні значення цих параметрів: 1) регулятор швидкості: ; 2) регулятора струму: ,;

Рисунок. 3.8 - Схема моделі замкненої системи електропривода за системою ШІП-Д у середовищі Matlab-Simulink.

Висновки

При виконанні даного розділу було зроблено:

1) Обґрунтована та вибрана структура САК ЕП;

2) Розраховані параметри регуляторів;

3) Досліджені динамічні якісні показники САК ЕП;



Рис. 3.9 Пуск Х.Х графіки швидкості та моменту (через наброс навантаження , скидання навантаження через ).



Рис. 3.10 Пуск Х.Х графіки швидкості та току (через наброс навантаження, скидання навантаження через ).

Розділ 4. Вибір технічних засобів реалізації САК ЕП і конструкторська розробка елементів САК

4.1 Розробка системи управління тяговим електроприводом електровозу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 4.1 - Принципова електрична схема електровоза ВЛ 11: ШІП - широтно-імпульсний перетворювач; СУШІП - система управління ШІП; 001-199 - силові ланцюги; 201-299 - допоміжні ланцюги; 301-399 - ланцюги управління; 401-499 - ланцюги управління токоприймачами та апаратами захисту; 501-699 - ланцюги управління тяговими електродвигунами; 701-799 - ланцюги управління допоміжними машинами; 801-899 - ланцюги сигналізації; 901-999 - ланцюги освітлення; 100,200,300,400,500,600,700, 800,900 - земля; К1- лінійний контактор; ПКТ- гальмівний перемикач; L1 - дросель; Рз1-розмикач; ВБ1-швидкодіючий вимикач; РДф1-диференційне ре ллє; ПкС - контактний перемикач; R2- пусковий резистор; ПкГ - груповий перемикач; РТ35- катушка ре ллє перевантаження; ПкД1- контактний перемикач тягових двигунів; ПкР - контакт реверса

При піднятому струмоприймачі секції А струм проходить по ланцюгу: струмоприймач Пк1, провід 001, дросель L1, провід 002, роз'єднувач Рз1, провід 003 і по високовольтній шині в секцію А, швидкодіючий вимикач БВ, провід 008, диференціальне реле РДФГ контакт перемикача Пкс, провід 009, контакт лінійного контактора К1, провід 011, пусковий резистор R2, провід 018, контакт контактора К1 групового перемикача Пкг, провід 021, пусковий резистор , провід 028, контакт лінійного контактора К18, провід 031, котушка реле перевантаження РТ35 тягових електродвигунів, провід 032, контакт перемикача тягових двигунів Пкд1, провід 033, контакт реверсора Пкр, провід 034, якоря тягових електродвигунів М1 і М2, провід 036, контакт реверсора Пкр, провід 041, контакт гальмового перемикача Пкт, провід 042. Далі ланцюг розгалужується на дві. Перший ланцюг: обмотка збудження тягового електродвигуна М1, провід 044, контакт гальмового перемикача Пкт, провід 045, обмотка тягового електродвигуна N12, провід 046, контакт гальмового перемикача Пкт і провід 047. Другий ланцюг: контакт контактора К31, провід 061, котушка 3-2 індуктивного шунта ГЗ і провід 047. Далі струм проходить по ланцюгу: контакт перемикача тягових двигунів Пкд1, провід 048, контакт контактора 4 групового перемикача Пкг, провід 076, контакт лінійного контактора К19, провід 077, котушка реле перевантаження РТ36 тягових електродвигунів, провід 078, контакт перемикача тягових двигунів Пкд2, провід 079, контакт реверсора Пкр, провід 080, якоря тягових електродвигунів МЗ і М4, провід 082, контакт реверсора Пкр, провід 084, контакт гальмового перемикача Пкт, провід 092 і далі по двом ланцюгам.

4.2 Широтно-імпульсний перетворювач М-ПП-200М-У2

Перетворювач призначений для перетворення постійної напруги 3кВ контактної мережі в багатоканальну систему напруги для плавного пуску і регулювання зворотів асинхронних електродвигунів вентиляторів і компресорів, живлення ланцюгів управління, заряду акумуляторної батареї, живлення обмоток збудження тягових двигунів в режимі рекуперації, живлення ланцюгів кондиціонування і виконаний на базі силових IGBT модулів виробництва ВАТ "Електровипрямляч".Вживання перетворювача дозволяє відмовитися від машинних генераторів, підвищити надійність роботи допоміжного устаткування, понизити рівень шумів і витрату електроенергії за рахунок частотного регулювання. Економія електроенергії - не менше 30%.

Таблиця 4.1 - Технічні параметри ШІПа.

Вхідна напруга контактної мережі, В	3000±500
Номінальний тривалий вихідний струм, (эфф.) А	500±5%
Кратність форсування по струму протягом 20 хв.	1,5
- К.П.Д., %, не менее 95	95
- габариты (длина х глубина х высота), мм	2580х850х1300

Умови експлуатації

· верхнє значення граничної робочої температури навколишнього повітря +60°С;

· нижнє значення граничної робочої температури навколишнього повітря -50°С;

· висота над рівнем морить не більше 1400 м.

Висновки

При виконанні даного розділу було зроблено:

1) Розроблена система управління тяговим електроприводом електровозу;

2) Описаний широтно-імпульсний перетворювач типу М-ПП-200М-У2.

Розділ 5. Автоматизація технологічних процесів на базі електромеханічної системи

5.1 Системи вирівнювання нагрузок тягових двигунів

Величина нерівномірності розподілу навантажень може скласти до 30-40%, аж до роботи одного із двигунів у генераторному режимі. Таким чином, зводяться до нуля всі переваги многодвигательного електропривода. Щоб уникнути перекосу навантажень (якщо немає системи вирівнювання їх) доводиться вибирати електропривод із запасом потужності, щоб запобігти перегріву одного із двигунів (більш навантаженого).

Міркуючи про нерівномірність розподілу навантажень, необхідно врахувати й те, що в сучасних системах електропривода з підлеглим керуванням і послідовною корекцією контролюється струм якоря лише одного із двигунів (кожного). Величина цього струму враховується регулятором струму, а струм другої машини залишається безконтрольним.

У цей час двухдвигательном електроприводі потужністю до 500-1000 кВт не використовують спеціальних схем або обладнань для вирівнювання навантажень, тому що:

- уведення опору в ланцюг якоря двигуна постійного струму приводить до додаткових втрат енергії;

- спеціальні схеми вирівнювання навантажень, які застосовуються для потужних машин (більш 1000 кВт), досить складні й дуже здорожують електропривод.

Тому при потужностях до 1000 кВт вихід з положення бачать у завищенні потужності двигунів двухдвигательного електропривода. Надлишок потужності покриває нерівномірність розподілу навантажень. Однак у цьому випадку добре (хоча й дорого) лише в перший період експлуатації електропривода. Потім у міру росту продуктивності робочої машини й збільшення інтенсивності роботи електропривода запас потужності поступово "з'їдається", і його вже не вистачає. Це особливо відчувається в сучасних швидкодіючих вентильних електроприводах з універсальними блоковими системами регулювання й підлеглим керуванням.

Як уже вказувалося, вирівнювання навантажень у двухдвигательном електроприводі можна здійснити, змінюючи опору якірного ланцюга або магнітні потоки двигунів.

При зміні RЯ - більші втрати на rдоб, а зміна Ф більш перспективне, тому що при такому способі вирівнювання електропривод буде більш економічний.

У двигунах середньої й великої потужності економічно доцільно вирівнювати навантаження у двухдвигательном електроприводі впливом на магнітні потоки, створювані в обмотках збудження.

З'ясуємо тепер деякі принципові питання про можливі й необхідні способи регулювання магнітного потоку у двухдвигательном електроприводі.

2 Електромеханічні характеристики двухдвигательного електропривода при зміні магнітних потоків двигунів

Впливати на магнітні потоки двох паралельно включених двигунів з метою вирівнювання їх навантажень можна двома способами:

- міняючи магнітний потік одного (кожного) із двох двигунів;

- міняючи одночасно магнітні потоки двох двигунів, що на перший погляд представляється більш складним.

Розглянемо електромеханічні характеристики двухдвигательного електропривода, які будуть у цих випадках, уважаючись для простоти й наочності міркувань, що до початку регулювання RЯ1>RЯ2 і Ф1=Ф2.

На рисунку.5.1 і 5.2 показані статичні електромеханічні характеристики двухдвигательного електропривода для випадку, коли потоки машин до регулювання рівні між собою (Ф01=Ф02=Ф03), а опору якорів різний (R1>R2).

На мал. 5.3 і 5.4 показані електромеханічні характеристики при R1=R2 і Ф01>Ф02.



Рисунок 5.1

Рисунок 5.2

Вплив на магнітний потік лише однієї з машин (на рисунку 5.1 і 5.2 - зміна потоку Ф1, на рисунку. 5.3 і 5.4 - зміна потоку Ф2) приводить до зсуву спільної електромеханічної характеристики 3 у нове положення 3', що при незміннім сумарнім навантаженні R=const викликає зміна швидкості приводу. У цьому випадку регулятор швидкості в автоматичній системі керування двухдвигательным електроприводом повинен забезпечить сталість швидкості не тільки при можливих коливаннях навантаження, але й при змінах магнітного потоку порушення однієї з машин у процесі вирівнювання якірних струмів. Це вимагає від системи керування більшого резерву напруги для регулювання. Недоліком системи вирівнювання якірних струмів шляхом впливу на магнітний потік лише однієї з машин є також необходимость в этом случае изменения возбуждения в большом диапазоне, что снижает быстродействие системы на выравнивание нагрузок.

Рисунок 5.3

Рисунок 5.4

3 Електромеханічні характеристики двухдвигательного електропривода при інверснім регулюванні магнітних потоків двигунів

На на рисунку. 5.5 і 5.6 показані електромеханічні характеристики при вирівнюванні струмів якорів за рахунок одночасної зміни магнітного потоків порушення двох двигунів.

Як видне із цих малюнків, при зміні Ф1 і Ф2 спільна електромеханічна характеристика не міняється, і процес вирівнювання струмів не супроводжується зміни швидкості приводу, тобто відсутні зазначені раніше недоліки, властиві системам вирівнювання із впливом на магнітний потік порушення однієї з машин.

Рисунок 5.5

Рисунок 5.6

При впливі на магнітні потоки двох машин діапазон зміни Ф1 і Ф2 удвічі менше, і тому процес вирівнювання навантажень буде менш инерционен.

Таким чином, розгляд електромеханічних характеристик дозволяє зробити висновок про недоцільність застосування тільки таких систем вирівнювання навантажень у двухдвигательном електроприводі, у яких проводиться зміна потоків порушення одночасно у двох машинах.

Система вирівнювання повинна реагувати на різницю струмів якорів ДI=I1-I2) і у функції цієї різниці забезпечувати інверсне (inversio - перекидання, перестановка - панцира.), тобто одночасне й симетричне в протилежних напрямках регулювання струмів порушення ів1 і ів2 паралельно включених електричних машин. Інверсне регулювання потоків порушення буде й при незначній відмінності в кривих намагнічування двигунів. Ідеальні характеристики такого інверсного регулювання линейны (пунктирні лінії на рисунку 5.7), а реальні мають нелінійні ділянки й зону нечутливості, ширина якої залежить від параметрів елементів системи вирівнювання й від типу застосовуваного збудника.

Рисунок 5.7

Для характеристик інверсного регулювання, показаних на рисунку 5.7, слушне співвідношення

(2.1)

де ів0 - початкове значення струму порушення при ДI=0;

ДО - коефіцієнт пропорційності, дорівнює тангенсу кута нахилу характеристики до осі абсцис.

В (2.1) знак "+" ставиться до струму ів1, а знак "-" - до струму ів2.

4 Функціональні схеми діючих систем інверсного регулювання

Розглянемо основні зі схем вирівнювання якірних струмів, застосовуваних у двухдвигательных електроприводах великої потужності (наприклад, головні приводи прокатних станів) і на їхній основі порівняльного аналізу з'ясуємо найкращий розв'язок такого завдання.

На рисунку 5.8 показана функціональна схема вирівнювання, у якій кожна з обмоток збудження ОВМ1 і ОВМ2 паралельно з'єднаних двигунів М1 і М2 харчується від окремих збудників ВМ1 і ВМ2, у якості яких у сучасному автоматизованому електроприводі використовується керований тиристорний перетворювач ТП.

Рисунок 5.8

Збудники ВМ1 і ВМ2 двигунів одержують сигнали керування від регуляторів струмів порушення РТВ1 і РТВ2, входи яких підключені до регулятора швидкості РС і регулятору вирівнювання струмів якорів РВТЯ. Останній працює у функції різниці ДI струмів якорів. Ця різниця формується обладнанням порівняння ВУС, на входи яких подаються сигнали від датчиків струмів ДТ1 і ДТ2. У схемі передбачені зворотні зв'язки по напрузі (від датчика ДН) і струму (від датчика ДТ) тиристорного перетворювача ТП, що харчує якірні ланцюги двигунів. Уставка струму порушення міняється напругою, що задає, UЗ. Схема вирівнювання по мал. 2.16 широко застосовується в прокатних станах з індивідуальним електроприводом валків. Вона забезпечує гарне вирівнювання навантажень і необхідні динамічні властивості приводу.

Однак, застосування такої схеми для механізмів із двухдвигательным електроприводом середньої потужності до 100 - 500 кВт недоцільно через її складність. Схема по мал. 2.16 вимагає для керування порушенням два тиристорні перетворювачі з відповідними системами імпульсно-фазового й велика кількість регуляторів з відповідними блоками живлення.

Необхідні також трансформатори для узгодження напруги порушення й живильної мережі. Усе це збільшує площу, необхідну для розміщення апаратури в машинному залі, і здорожує всю установку електропривода.

На рисунку 5.9 показана система вирівнювання навантажень у двухдвигательном електроприводі з так званою зрівняльною схемою. Основне харчування обмоток збудження здійснюється від збудника ВМ (звичайно тиристорного перетворювача, а в старих системах - від електромашинного або магнітного підсилювача). Регулювання магнітних потоків з метою вирівнювання струмів якорів забезпечується тиристорним перетворювачем ТПВН, включеним у другу діагональ моста.

Рисунку 5.9

У схемі рисунок 5.9 цей міст утворений обмотками збудження двигунів ОВМ1 і ОВМ2 і спеціальними баластовими опорами R1 і R2.

З появою сигналу ±ДI перетворювач ТПВН у діагоналі моста забезпечує напруга відповідної полярностиі й струм підживлення обмоток збудження. В одній з обмоток струм порушення росте, а в іншій зменшується, чому й забезпечується інверсне регулювання навантажень двигателей.

Незважаючи на порівняльну простоту схеми по рисунок 5.9, вона має істотний недолік, що обмежує її застосування. Баластові опори R1 і R2 вимагає значної витрати енергії, необхідний трансформатор для узгодження напруги перетворювача ТПВН із мережею. Якщо використовується ЭМУ або МУ замість ТПВН, то до зазначених недоліків додається інерційність даного типу перетворювачів.

Функціональна схема вирівнювання навантажень у двухдвигательном електроприводі за допомогою спеціального вентильного інверсного перетворювача

Аналіз схем вирівнювання навантажень (а також і інших схем їм подібних) показує, що всі вони діляться на два структурно помітні типи, у яких:

1) для зміни магнітних потоків двигунів з метою вирівнювання навантажень використовується два керовані перетворювачі. При цьому для інверсної зміни струмів порушення двигунів необхідно на входи перетворювачів подавати інверсні сигнали керування, пропорційні різниці струмів якорів;

2) для зміни магнітних потоків двигунів з метою вирівнювання навантажень використовується один керований перетворювач, включений у діагональ моста з обмоток збудження й баластових опорів. Включення перетворювача в діагональ такого моста забезпечує інверсна зміна струмів порушення двигунів у функції різниці струмів якорів, яка подається на вхід керованого перетворювача через регулятор, що формує закон керування (звичайно, П, ПІ або ПИД закони).

Для двухдвигательных електроприводів малої й середньої потужності прийнятні схеми другого типу як більш прості й дешеві.

Удосконалення цих схем з метою усунення зазначених недоліків (тобто ліквідації втрат на баластових опорах, підвищення швидкодії, зменшення числа силових трансформаторів, що погодять) уможливить широке впровадження вирівнювання навантажень у двухдвигательных електроприводів. На рисунку 5.10 показана принципова схема такої системи вирівнювання навантажень.

Рисунок 5.10

Для задоволення зазначених вище умовам удосконалення системи ця схема містить принципово новий елемент - ВИП (вентильний інверсний перетворювач напруги), який у функції одного сигналу керування (у цьому випадку різниця струмів ДI) инверсно (тобто одночасно, симетрично й у протилежних напрямках) міняє напругу на двох навантаженнях, що харчуються від цього перетворювача (на рисунку 5.10 це обмотки збудження ОВМ1 і ОВМ2).

5.2 Розробка алгоритмів мікропроцесорної системи керування транспортним засобом

Мікропроцесорна система керування й діагностики (МСКД) виконує автоматичне керування електроприводом й електричними апаратами серійних електровозів та тепловозів у режимах тяги й гальмування.

Рисунок 5.11 Структурна схема МСКД

Умовні позначки:

ЦМК - центральний мікропроцесорний контролер,

ПКУ - приймально-контактуючий пристрій,

САУТ - система автоматичного керування гальмуванням,

МК - осередок мікропроцесорного контролера,

ДИ - осередок уведення дискретних сигналів,

УД - осередок виводу дискретних сигналів,

СН - осередок вторинних джерел живлення,

РМ - осередок резервованої магістралі,

МПК - технологічний мікропроцесорний контролер,

АЦ - осередок аналого-цифрового перетворювача,

ИС - осередок уведення імпульсних сигналів,

ВР - осередок уведення аналогових сигналів,

ФС - осередок фазової синхронізації,

ПТ - осередок програмувальних таймерів,

УВ - осередок вихідних підсилювачів,

ВФ - осередок вхідного фільтра,

БИ1 - блок індикації й уведення команд

При цьому апаратура МСКД забезпечує:

- розгін електровоза до заданої швидкості із заданою й автоматично підтримуваною величиною струму якоря тягових електродвигунів та наступне автоматичне підтримування заданої швидкості;

- рекуперативне гальмування до заданої швидкості з наступною автоматичною підтримкою заданої швидкості на спусках;

- автоматичне плавне гальмування з урахуванням гальмових характеристик до повної зупинки електровоза;

- захист від буксування і юза колісних пар;

- автоматичну безперервну діагностику стану електроустаткування електровоза;

- стикування мікропроцесорних контролерів із блоками АСУ безпеки,

- підключення мікропроцесорних контролерів до IBM PC сумісних персональних комп'ютерів для налагодження робочих програм і моделювання процесу керування.

Склад апаратур МСКД

Апаратура МСКД електроустаткування електровоза побудована на програмних принципах обробки інформації, що надходить від датчиків струму, швидкості, кутів комутації, сельсинів задатчиків струму й швидкості, а також ряду дискретних сигналів стану устаткування електровоза.

Апаратури МСКД складається із трьох контролерів (рис. 5.11): центрального й двох технологічних з розділеними функціями керування електроустаткуванням, діагностики й можливістю передачі керування один одному при реконфігураціі у випадку ушкодження одного з контролерів, а також двох блоків індикації на пультах машиніста.

Центральний контролер (ЦМК) забезпечує обмін інформацією між всіма контролерами керування й пультом машиніста по дубльованому інтерфейсу RS-485, діагностику стану електроустаткування й зв'язок із приладами АСУ безпеки по інтерфейсу RS-232.

Технологічний контролер керування (МПК) послідовно опитує різні датчики, сельсини задатчики струму й швидкості, приймає дискретні сигнали стану устаткування електровоза. Він же обчислює значення вихідних керуючих впливів по програмі, що відповідає алгоритму керування, і видає фазові імпульси керування випрямительно-інверторними перетворювачами, фазові імпульси керування випрямними установками порушення й дискретних сигналів керування силовими реле й пневмовентилями.

Обоє технологічних контролера можуть обробляти всю інформацію одночасно, але у звичайному режимі функції керування електроустаткуванням розділені. В апаратурах МСКД реалізоване резервування технологічних контролерів з так називаним «холодним» резервом. При виникненні несправності в робочому комплекті він відключається від об'єкта керування й у роботу включається інший комплект.

Блок індикації , розташований на пульті машиніста, забезпечує вивід поточної інформації про швидкість руху, стан електроустаткування, заданих режимах на плоскопанельний дисплей, вивід мовних повідомлень на вбудований гучномовець, уведення параметрів руху й контролю з багатофункціональної клавіатури. Технологічна інформація відображається у вигляді графічних образів (стрілочних індикаторів, гістограм) і в цифровому вигляді.

Застосування графічного кольорового дисплея в корені міняє ергономіку пульта машиніста й дозволяє, забравши цілий ряд стрілочних приладів, відобразити набагато більше технологічної інформації. Сторінковий спосіб відображення дає можливість по запиту з технологічної клавіатури показувати за допомогою одного дисплея результати діагностики всього устаткування. При цьому, завдяки застосуванню кольорів у відображенні, легко вдається розділити аварійні, граничні й нормальні значення параметрів.

Рисунок 5.12 Алгоритм роботи програми по захисту від буксування.

В апаратурах МСКД передбачений вбудований безперервний контроль, який забезпечує перевірку її справності. При виникненні відмов окремих компонентів апаратури або адаптивно зберігає працездатність, або повідомляє оператору про необхідність вручну перемкнутися на резерв. При відмовах компонентів на індикаторах відображається факт відмови, стан апаратури після ре конфігурації та за допомогою дисплея вказується приблизно ушкоджений конструктивно змінний вузол .

Висновки

При виконанні даного розділу було зроблено:

1) Представлена система регулювання навантаження тягових машин;

2) Описане вирівнювання навантаження тягових двигунів за допомогою конденсаторного накопичувача енергії;

3) Показаний склад мікропроцесорної системи керування електровозом;

4) Описані основні функції керування електровозом;

5) Розроблено алгоритм роботи мікропроцесорної системи керування транспортним засобом.

Розділ 6. Енергетика системи електропривода, електропостачання і енергозбереження

6.1 Енергетика системи електропривода електропостачання та енергозбереження

Електрифіковані залізниці в нашій країні отримують електроенергію від енергосистем. Енергосистема - це сукупність великих електричних станцій, об'єднаних лініями електропередачі і спільно живильних споживачів електричною та тепловою енергією. Енергосистеми об'єднують електростанції різних типів: теплові, де використовуються різноманітні види органічного палива, гідравлічні й атомні.

Слід зазначити, що навантаження електричної тяги відрізняються великою рівномірністю, а це сприяє більш стабільній роботі енергосистем. Від Єдиної енергетичної системи нашої країни харчуються електричні магістралі європейської частини країни, Уралу, Сибіру. Живлення від потужних енергосистем забезпечує безперебійність постачання електроенергією споживачів, у тому числі і електричного рухомого складу.

На рис. 6.1 зображена в кілька спрощений для наочності вигляді загальна схема електропостачання електрифікованої залізниці умовно від однієї теплової електростанції.

Трифазний змінний струм напругою 6-10 кВ від генераторів електростанції по кабелю проходить до що підвищують трансформатора, тут в залежності від різних умов напруга може бути підвищений до 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 КВ. Ці номінальні значення напруг передбачені діючими стандартами.

Потім струм по лінії електропередачі (ЛЕП) проходить до споживачів, в даному випадку до тягової підстанції. Якщо станеться коротке замикання на лінії електропередачі або виникнуть неприпустимі перевантаження, високовольтний вимикач відключить її від електричної станції. Цей же вимикач використовують для зняття напруги з лінії, наприклад, при її огляді.

Далі струм проходить через інший високовольтний вимикач в первинну обмотку трансформатора тягової підстанції, який знижує напругу трифазного змінного струму до значення, необхідного для нормальної роботи електрорухомого складу (е. п. с).

Будова і робота тягових підстанцій доріг, електрифікованих на постійному або змінному струмі, різко розрізняються.

На тягової підстанції постійного струму, яка показана на рисунку 6.1, змінний струм перетворюється в постійна. Спочатку для цієї мети використовували обертаються перетворювачі, які складалися з потужних двигунів змінного струму, встановлених на одному валу з генераторами постійного струму. Потім замість важких і громіздких машинних перетворювачів стали застосовувати ртутні випрямлячі. Надалі всі ртутні випрямлячі були замінені напівпровідниковими.

Випрямлена напруга через спеціальний захисний апарат - швидкодіючий вимикач - і лінію живлення (фідер) підводиться до контактної мережі. При включених тягових двигунах електровоза струм від вторинної обмотки трансформатора проходить через випрямляч, швидкодіючий вимикач, фідер, контактну мережу, пускорегулюючі апарати і тягові двигуни у рейки. Щоб отримати замкнуту електричний ланцюг, сполучають рейки, що відсмоктує лінією з нульовою точкою вторинної обмотки трансформатора.

Швидкодіючий вимикач автоматично відключає фідер, а отже, і контактну мережу в разі перевантаження і коротких замикань останньої. Крім того, іноді необхідно відключати контактну мережу (знімати з неї напруга) для виробництва будь-яких робіт, для чого також відключають швидкодіючий вимикач.

Отже, тягові підстанції доріг постійного струму служать для зниження напруги, що підводиться від ЛЕП, перетворення змінного струму в постійна і розподілу електричної енергії постійного струму по ділянках контактної мережі.

Рисунок 6.1 - Тягова підстанція постійного струму

Якщо залізниця електрифікована на змінному струмі промислової частоти, то тягова підстанція призначена для зниження напруги, що підводиться ЛЕП, і розподілу електричної енергії по ділянках контактної мережі. На електрифікованих лініях, на змінному струмі, замкнутий контур струму утворюється при з'єднанням одного кінця первинної обмотки трансформатора, розташованого на електровозі, до контактної мережі, а іншого - до поруччя і далі через отсасывающую лінію до підстанції. Пристрій тягових підстанцій доріг змінного струму значно простіше, оскільки випрямлення напруги для живлення тягових двигунів здійснюється на самому рухомому складі.

Коефіцієнт корисної дії електричної тяги виражається твором к. п. д. окремих ланок системи живлення електрифікованої залізниці: електростанції, лінії електропередачі, тягової підстанції, контактної мережі і самого електровоза. Якщо енергія надходить від теплової електростанції, к. п. д. якої приблизно 35%, то повний к. п. д. електричної тяги становить близько 28%. З тим же приблизно к. п. д. працюють електрифіковані залізниці, які почали отримувати енергію від атомних електростанцій. Гідроелектростанції, к. п. д. яких досягає 85%, живлять приблизно одну п'яту частину електрифікованих залізниць; к. п. д. електротяги становить при цьому 60-62%.

6.2 Розрахунок енергетичних показників тягової мережі залізничної лінії

Живлення електричного транспорту забезпечують тягові підстанції. Для залізничной ділянки розглянемо живлення від фідера ФР-10, що належить до тягової підстанції. Оперативна схема тягової підстанції ЕЧЕ-26 Кривий Ріг Головний представлена на рисунку 6.2. Спрощену схему підстанції показано на рисунку 6.3

Вихідні дані прийому активної енергії ФР-10(тис. кВтгод) за перше півріччя 2009 року показано у табл. 1.1.

Таблиця. 6.1.- Прийом активної енергії ФР-10

Депо тролейбус	січень	лютий	березень	квітень	травень	червень
ФР-10	1069,83	1055,43	1086,27	1094,52	1056,20	1019,74



Рис.6.2. - Фрагмент оперативної схеми тягової підстанції ЕЧЕ-26

Будуємо графік щомісячного споживання активної потужності рисунок 6.4



Рисунок 6.3. - Спрощена схема тягової підстанції ЕЧЕ-26 ПС ДП „Придніпровська залізниця”

Рисунок 6.4 Щомісячне споживання активної потужності на ФР-10.

Розраховуємо струм навантаження та коефіцієнт трансформації :

Фазна напруга

Вибираємо трансформатор типу ТС3ПУ-1000/10ГТУ3 з такими параметрами:

Ном.струм перетворювача 1000А

Ном. напруга перетворювача 1500 В

Схема зґєднання обмоток - зірка/зірка - зірка-0

Напруго к.з. 4,8 %

Сумарні втрати 11,45 кВт.

Проводимо розрахунок опорів трансформатору-повного,активного і реактивного відповідно :

Тепер, знаючи параметри трансформатора можна розрахувати залежність кута комутації г від струму навантаження Іd .



Рисунок 6.5 - Графік залежності кута комутації г від струму навантаження Іd

Розраховуємо значення активної , неактивної та повної потужностей та будуємо графіки їх змін ,залежно від місяців року:



Рисунок 6.6 - Зміна активної,неактивної та повної потужностей за півріччя 2009р.

- напруга мережі тролейбусної лінії,

- реактивний опір трансформатору,

кут комутації перетворювача,

струм наввантаження мережі.

Кут комутації змінюється залежно від вищевуказаних параметрів :



Розкладемо струм навантаження у ряд Фурґє.Для цього нам небхідно розрахувати параметри коефіцієнтів А та В .

де К- це порядок гармонік струму.

Для даної схеми к=1,5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37.

Рисунок 6.7 - Значення коефіцієнтів гармонічних складових струму.

Отримаємо графік струму к-тої гармоніки

Рис. 6.8 - Графік к-тої гармоніки струму.

Для первірки правильності розрахунків коефіцієнтів гармонічних складових струму будуємо графік :

Рисунок 6.9 - Графіки гармонічних складових залежно від місяця року.

Рисунок 6.10 - Графік струму навантаження .

Розраховуємо кут ц :

Тепер є можливість з більшою точністювизначити споживання неактивної потужності :

Для розрахунку втрат потужності нам необхідно знати опір лінії електропередачі Rlin. До мережі тролейбусного депо підводиться кабель АСБ 3*95 -силовий кабель з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією у свинцевій оболонці ,броньований.

Питомий опір алюмінію Ом*м. Довжина кабелю 620 м.

Ом.

Знаходимо сумарний активний опір :

Ом.

Тепер можна визначити сумарні втрати активної потужності мережі і прослідкувати ії зміну ,залежно від місяців:



Рисунок 6.11 - Зміна втрат активної потужності на ФР-10.

6.3 Розрахунок енергетичних показників тягової мережі з використанням дванадцятифазної схеми перетворювача

З урахуванням вихідних даних для заданої системи електроприводу та способу керування перетворювального пристрою розрахуємо необхідні параметри. Трансформатор для 12-фазної схеми обираємо той ,що і для схеми шестипроменевої зірки . У даній схемі будуть присутні гармоніки к-го порядку (к= 1,11.13,23,25,35,37...),що значно покращує показники якості. Відмінними також будуть коефіцієнти А та В при розкладанні струму навантаження у ряди Фурґє,так як змінюється зґєднання обмоток (Х/Х та Д/ Х) :

Для Х/Х :

А для Д :

Кінцеві значення коефіцієнтів А та В для 12-фазної схеми :



Рис. 6.12 - Залежність коефіцієнтів А та В від порядку гармонік струму

Рисунок 6.13 - Графік залежності к-тої гармоніки струму від порядку гармонік .



Рисунок 6.14 Графіки зміниі к-тої гармоніки струму залежно від місяців року.

Як бачимо , у новій схемі відсутні гармоніки вищих порядків ,що дає великі переваги у використанні 12-фазної схеми .

Перевіряємо правильність розрахункуів коефіцієнтів А та В :



Будуємо графік :

Рисунок 6.15 - Графіки зміни струму навантаження на ФР-10.

Як бачимо, крива струму майже повторрює синусоїдну форму напруги мережі , що свідчить про відсутність гармонік вищих порядків.

Збільшення використання силових напівпровідникових приладів ,таких як 6-12-24-пульсні випрямлячі, призвело до появи гармонічних викривлень у мережі ,що у свою чергу призводить до необхідності застосування фільтрів вищих гармонік. Силові фільтри вищих гармонік являють собою LC або RLC -кола ,налаштовані на гармоніку,яку компенсують, і перетворюють її на тепло ,яке виділяється на індуктивності чи ємності. RLC-коло служить як широкополосний фільтр,резистор регулює ширину діапазону подавлення вищих гармонік.



Рисунок 6.15 - Фільтро-компенсаційна установка.

Фільтро-компенсуючі установки (ФКУ) призначені для зниження коефіцієнта несинусоїдальності напруги мережі живленя ,підвищення коефіцієнта потужності тягової мережі і для фільтрації 5,7,11,13... гармонік і компенсації реактивної енергії в мережу,що створює умови для покращення якості електроенергії в мережі .

Для даної 12-фазної схеми перетворювача вибираємо ФКУ на 72 кВАр, з компенсацією 11 та 23 гармонік.

Розрахунок сумарних втрат потужності підтверджує покращення показників якості :



Рисунок 6.17 - Графік сумарних втрат потужності у різні місяці року першого півріччя.

Отже, сумарні втрати щомісячно зменшилися майже на 1000 Вт ,що виправдовує заміну переторювача шестипрорменевої зірки на 12-пульсну схему, яка дозволяє значно економити енергоресурси.

Висновки

При виконанні даного розділу було зроблено:

1) Представлена енергетика електровоза ВЛ-11;

2) Проведений розрахунок енергетичних показників тягової мережі

Розділ 7. Розробка заходів з безпечної експлуатації електротехнічної установки

7.1 Охорона праці

Закон України про охорону праці визначає основні положення щодо реалізації конституційного права працівників на охорону їх життя і здоров'я у процесі трудової діяльності, на належні, безпечні і здорові умови праці, регулює за участю відповідних органів державної влади відносини між роботодавцем і працівником з питань безпеки, гігієни праці та виробничого середовища і встановлює єдиний порядок організації охорони праці в Україні.

Охорона праці -- це система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних та лікувально-профілактичних заходів і засобів, спрямованих на збереження здоров'я та працездатності людини в процесі праці.

Умови праці -- сукупність факторів виробничого середовища і трудового процесу, які впливають на здоров'я і працездатність людини в процесі її професійної діяльності.

Роботодавець - власник підприємства, установи, організації або уповноважений ним орган, незалежно від форм власності, виду діяльності, господарювання, і фізична особа, яка використовує найману працю.

Працівник - особа, яка працює на підприємстві, в організації, установі та виконує обов'язки або функції згідно з трудовим договором (контрактом).

7.2 Аналіз умов праці машиніста електровозу

При експлуатації та обслуговуванні електровозів шкідливими та небезпечними факторами є:

Фізичні, до яких відносяться

– підвищена або знижена температура повітря робочої зони;

– високі вологість і швидкість руху повітря;

– підвищені рівні шуму, вібрації, ультразвуку й різних випромінювань

– - теплових, іонізуючих, електромагнітних, інфрачервоних й ін.

– також запиленність і загазованість повітря робочої зони;

– недостатня освітленість робочих місць, проходів і проїздів; підвищена яскравість світла й пульсація світлового потоку.

Хімічні шкідливі виробничі фактори за характером дії на організм людини підрозділяються на наступні підгрупи: загальтоксичні, дратівні, сенсибілізуючі (що викликають алергійні захворювання), канцерогенні (викликають розвиток пухлин), мутагенні (діючі на статеві клітки організму). У цю групу входять пари й гази: окис вуглецю, сірчистий ангідрид, окисли азоту, інш., токсичний пил, що утворюється, від шкідливих наповнювачів. До цієї групи відносяться агресивні рідини (кислоти, луги), які можуть заподіяти хімічні опіки шкірного покриву при зіткненні з ними.

До біологічних виробничих факторів відносяться мікроорганізми (бактерії, віруси й ін.) і макроорганізми (рослини й тварини), вплив яких на працюючим викликає захворювання.

До психофізіологічних виробничих факторів відносяться фізичні перевантаження (статичні й динамічні) і нервово-психічні перевантаження (розумова перенапруженість, перенапруженість аналізаторів слуху, зору й ін.).

З метою створення сприятливих умов праці всі приміщення з обслуговування тролейбусного парку забезпечені системами опалювання, вентиляції і освітлення. Для створення нормальних побутових умов обовязково є душова і туалет. Для безпечного обслуговування устаткування передбачені наступні заходи:

- ізоляція тепловиділяючого устаткування і трубопроводів з розрахунку рівня тепловипромінювання не вище 40 °С;

- витяжна для приточування вентиляція, що забезпечує триразовий повітрообмін в годину;

- забезпечення нормативних проходів в зонах обслуговування устаткування заземлення і занулення всіх елементів устаткування, що нормально не знаходяться під напругою.

Таблиця 7.1. - Аналіз умов праці

№ за/п	Шкідливі та небезпечні виробничі фактори	Джерела утворення факторів	ГДК (ГДР)	Факт. знач.
1	Ппоказники термометра (сухого)	Мікроклімат	16-19 оС	20,0. оС
2	Відносна вологість повітря робочої зони	Мікроклімат	80-30 %	54 %
3	Швидкість аспірації	Мікроклімат		1 л/хв.
4	Штучне освітлення	Лампи газорозрядні	300 лкс	530 лкс
5	Шум	При роботі верстата:
		-заточувального	80дБА	70дБА
		-свердлувального	80 дБА	68 дБА

7.3 Природне освітлення

Світло повинно проникати через бічні світло прорізи, зорієнтовані, як правило, на північ чи північний схід, і забезпечувати коефіцієнт природної освітленості (КПО) не нижче 1,5% . Розрахунки КПО проводяться відповідно до ДБН В.2.5-28-2006.

Вікна приміщень повинні мати регулювальні пристрої для відкривання, а також жалюзі, штори, зовнішні козирки тощо.

Загальне освітлення має бути виконане у вигляді суцільних або переривчатих ліній світильників, що розміщуються збоку від робочих місць (переважно зліва) паралельно лінії зору працівників. Допускається застосовувати світильники таких класів світлорозподілу:

- світильники прямого світла - П,

- переважно прямого світла - Н,

- переважно відбитого світла - В.

Для загального освітлення необхідно застосовувати світильники із розсіювачами та дзеркальними екранними сітками або віддзверкалювачами, укомплектовані високочастотними пускорегулювальними апаратами (ВЧ ПРА).

Застосування світильників без розсіювачів та екранних сіток забороняється.

Як джерело світла при штучному освітленні повинні застосовуватися, як правило, люмінесцентні лампи типу ЛБ. При обладнанні підбивного освітлення у виробничих та адміністративно-громадських приміщеннях можуть застосовуватися метало галогенові лампи потужністю до 250 Вт. Допускається у світильниках місцевого освітлення застосовувати лампи розжарювання.

Яскравість світильників загального освітлення в зоні кутів випромінювання від 50° до 90° відносно вертикалі в подовжній і поперечній площинах повинна складати не більше 200 кд/м², а захисний кут світильників повинен бути не більше за 40°.

Коефіцієнт запасу (Кз) для освітлювальної установки загального освітлення слід приймати рівним 1,4.

Коефіцієнт пульсації повинен не перевищувати 10% і забезпечуватися застосуванням газорозрядних ламп у світильниках загального і місцевого освітлення.

Рівень освітленості має бути в межах 100-200лк. У разі неможливості забезпечити даний рівень освітленості системою загального освітлення допускається застосування світильників місцевого освітлення.

Світильники місцевого освітлення повинні мати напівпрозорий відбивач світла з захисним кутом не меншим за 40°.

Необхідно використовувати систему вимикачів, що дозволяє регулювати інтенсивність штучного освітлення залежно від інтенсивності природного, а також дозволяє освітлювати тільки потрібні для роботи зони приміщення.

Вимоги до рівнів шуму, вібрації та мікроклімату робочих місць у виробничих приміщеннях.

Рівні шуму на робочих місцях осіб, що працюють 8ми годинний робочий день не повинен перевищувати 85 дБА та визначені ДСанПіН 3.3.2-007-98.

Для забезпечення нормованих рівнів шуму у виробничих приміщеннях та на робочих місцях застосовуються шумопоглинальні засоби, вибір яких обґрунтовується спеціальними інженерно-акустичними розрахунками.

Як засоби шумопоглинання повинні застосовуватися негорючі або важко-горючі спеціальні перфоровані плити, панелі, мінеральна вата з максимальним коефіцієнтом звукопоглинання в межах частот 31,5-8000 Гц, або інші матеріали аналогічного призначення, дозволені для оздоблення приміщень органами державного санітарно-епідеміологічного нагляду. Крім того, необхідно застосовувати підвісні стелі з аналогічними властивостями.

Рівні вібрації нормуються СН 3044-84 "Санитарные нормы вибрации рабочих мест", затверджених Міністерством охорони здоров'я України, та ДСанПіН 3.3.2-007-98. Мікроклімат нормується відповідно до СНіП 2.04.05-91 "Отопление, вентиляция и кондиционирование": температура повітря, °С - 16-25; відносна вологість, % - 40-60; швидкість руху повітря - 0,1-0,4.

Для підтримки допустимих значень мікроклімату та концентрації позитивних та негативних іонів необхідно передбачати установки або прилади зволоження або штучної іонізації, кондиціювання повітря.

Вміст озону в повітрі робочої зони не повинен перевищувати 0,1 мг/м³, вміст оксидів азоту - 5 мг/м³, вміст пилу - 4 мг/м³.

Заходи щодо покращення умов праці, їх обґрунтування

Технічні:

Параметри мікроклімату, що нормуються, та чистота повітря повинні досягатися, у першу чергу, технологічними та будівельними заходами: застосуванням досконалої технології, герметизацією обладнання та оснащенням його вмонтованими відсмоктувачами, теплоізоляцією та екрануванням джерел конвективного і променистого тепла, притисненням пилу водою та піною у місцях його утворення, раціональним плануванням виробничих приміщень Впровадження автоматичного та дистанційного керування виробничим обладнанням.

Видалення шкідливих речовин з приміщень повинно здійснюватися ефективною місцевою механічною вентиляцією з очисткою викидів.

Повітроводи припливних систем, які проходять поблизу гарячого технологічного обладнання та інших джерел тепловиділення, повинні мати теплову ізоляцію, що забезпечує збереження температури повітря, яка нормується, у робочій зоні приміщення, що обслуговується.

Організаційні:

2.1. Усі працюючі повинні проходити інструктаж і навчання безпечним прийомам та правилам виконання робіт відповідно до вимог ГОСТ 12.0.004--79 «ССБТ.

Організація навчання працюючих безпеки праці. Загальні положення».

2.2.Робота щодо професійного відбору.

2.3. Здійснення контролю за дотриманням працівниками вимог інструкцій з охорони праці.

Санітарно-виробничі:

3.1. Пульти керування повинні бути максимально віддалені від джерел тепловиділення з урахуванням забезпеченості хорошої видимості об'єкта, що контролюється. Пульти керування, які є постійним робочим місцем, повинні розташовуватись в окремих приміщеннях або кабінах, забезпечених кондиціонованим повітрям, а в окремих випадках звукоізольованих та захищених спеціальним загартованим силікатним або органічним склом.

3.2. Улаштування нових та реконструкція діючих вентиляційних систем, систем опалення, кондиціювання.

3.3. Реконструкція та переобладнання душових, гардеробних. Облаштування кімнат відпочинку.

3.4. Виробничі дільниці повинні забезпечуватися аптечками з набором необхідних медикаментів. Всі робітники та інженерно-технічні працівники повинні бути навчені прийомам надання першої медичної допомоги.

4. Медико-профілактичні:

4.1. Працюючі на підприємствах повинні проходити періодичні медичні огляди, а ті, що влаштовуються на роботу або переходять на іншу роботу на тому ж підприємстві, - попередні медичні огляди відповідно до діючого Наказу МОЗ України.

4.2. Розміри санітарно-захистної зони - встановлюються відповідно до класифікації виробництв за "Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий СН 245-71" при підтвердженні її достовірності математичним прогнозом згідно з "Указаниями по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий СН 369-74" з урахуванням реальних санітарних умов (фонове забруднення, особливості метеоумов і рельєфу, розміщення селітебної зони.

4.3. Придбання молока, миючих та знешкоджуючих засобів.

7.4 Розрахунок природного освітлення

Вихідні данні: h_P = 0,7 м висота робочої поверхні. Будівля знаходиться в м. Кривий Ріг (IV світловий пояс), напроти вікон дільниці, що зорієнтована на захід, немає об'єктів, що затіняють.

Необхідна площа вікон:

(3)

Де е_Н - нормоване значення коефіцієнту природного освітлення (КПО);

K_З - коефіцієнт запасу, K_З = 1,3;

з_B - коефіцієнт використання світлового потоку;

S_П - площа підлоги; S_П = 188+42.4 = 230,4 м²;

ф_З - коефіцієнт світло пропускання вікон;

r₁ - коефіцієнт, що враховує підвищення КПО при боковому освітленні завдяки світлу, яке відбивається від поверхонь приміщення

Для будівель, що розташовані в IV світловому поясі

(4)

де - норма природного або штучного освітлення приміщень в залежності від характеристики зорових робіт. Працівник повинен постійно спостерігати за ходом виробничого процесу, що відповідає характеристиці зорових робіт VIIIа розряду зорових робіт та при природному боковому освітлення нормі природного освітлення ;

m - коефіцієнт світлового клімату; для IV поясу світлового клімату m =0,9 ([Жидецький В.Ц., Джигірей В.С. Практикум з охорони праці - Львів, 2004]);

С - коефіцієнт сонячного клімату;

для світлових отворів, що розташовані в зовнішніх стінах, зорієнтованих на захід (азимут 180є) С = 0,8 для IV поясу світлового клімату. Тоді за формулою:

(4)

Відношення довжини приміщення (L) до його глибини (В):

(5)

Відношення глибини приміщення B до висоти від рівня робочої поверхні h_P до верхнього краю вікна, що складатиметься з висоти підвіконня Н_підв. = 1,4 м та висоти самого вікна Н_в.=1,6 м:

 (6)

з_B = 18

Загальний коефіцієнт світло попускання визначається за формулою:

(7)

де ф₁ - коефіцієнт світло пропускання матеріалу; для листового подвійного скла ф₁ = 0,8;

ф₂ - коефіцієнт, що враховує втрати світла у віконній рамі; для віконних дерев`яних рам подвійних окремих ф₂ = 0,6;

ф₃ - коефіцієнт, що враховує втрати світла у несучих конструкціях; при боковому освітленні ф₃= 1;

ф₄ - коефіцієнт, що враховує втрати світла у сонцезахисних пристроях; при відсутності останніх ф₄ =1;

ф₅ - коефіцієнт, що враховує втрати світла у захисній сітці, яка встановлюється під ліхтарями; при відсутності останньої ф₅ =1

Тоді за формулою (7)

Значення коефіцієнта r₁ залежно від параметрів приміщення та середнього коефіцієнта відбиття с_ср стелі, стін, підлоги, який визначається за формулою:

(8)

де с_стелі, с_стін, с_{підлоги} - відповідні коефіцієнти відбиття;

S_стелі, S_стін, S_{підлоги} - відповідні площі поверхонь;

S_стелі = S_{підлоги} = S1+S2 = 188+42.4 = 230.4 м²; S_стін = 403,3 м²

З таблиці приймаємо в середньому с_стелі = 0,7; с_стін =0,5; с_{підлоги} = 0,1. Тоді за формулою (8) середнього коефіцієнта відбиття с_ср :

Розрахункову точку вибираємо на відстані l = 6 м від зовнішньої стіни. Тоді

(9)

Для B/(H_підв. + H_в. - h_р) = 5,21; l/B = 0,5; L/B = 2,3 та с_ср = 0,44 r₁ = 1,2. Тоді необхідна площа вікон за формулою складе:

м².

Вибираємо вікна розміром 2,0Ч1,6 м, тоді площа одного вікна становитиме 3,2 м². Визначаємо необхідну кількість вікон: 6 шт.

7.5 Розрахунок штучного освітлення

Загальна схема проектування системи штучного освітлення проводиться за коефіцієнтом використання світлового потоку.

Приміщення має світлу побілку: коефіцієнт відбиття с_стелі=0,7; с_стін =0,5

Висота робочих поверхонь верстатів: h_P = 0,7 м.

Мінімальна освітленість за нормами E = 75 лк для зорових робіт класу VIIIа (табл. 3.1 [Жидецький В.Ц., Джигірей В.С. Практикум з охорони праці - Львів, 2004]).

Висота виробничого приміщення Н = 4.5м

Обираємо світильник типу ПВЛМ-Р з лампами ДРЛ

Світловий потік лампи світильника розраховується за формулою:

 (10)

де Е - нормована згідно з класом зорових робіт:

S -площа приміщення, що освітлювана; м²;

К_З - коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості в результаті забруднення та старіння ламп; К_З =1,6

Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення (Z = 1,15 для ламп розжарювання та ДРЛ; Z = 1,1 для люмінесцентних ламп, якщо відношення L/h не перевищує встановлених значень);