Введение
1. Назначение основных блоков системы непрерывного электроснабжения и их реализации 10
2. Описание работы системы непрерывного электроснабжения по структурной схеме 13
3. Расчёт основных блоков системы непрерывного электроснабжения 14
4. Технология производства электрических и электронных аппаратов 38
4.1 Технологический процесс сборки платы управления (выпрямления) системы непрерывного
электроснабжения 38
4.2 Анализ конструкции платы управления на технологичность 38
4.3 Составление схемы сборки платы управления 40
4.4 Выбор оборудования, приспособлений для сборки и испытания платы управления 41
4.5 Разработка маршрутной технологии сборки платы управления 43
4.6 Определение норм времени на операции и оборудования 43
4.7 Построение графика загрузки оборудования для обеспечения заданной программы 45
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 47
5.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 48
5.2 Технология QuaD 49
5.3 SWOT-анализ 53
5.4 Определение возможных альтернатив проведения научных исследований 60
5.5 Планирование научно-исследовательских работ 61
5.6 Определение pеcуpcoэффективнocти проекта 76
6 Социальная ответственность 79
6.1 Опасности при эксплуатации системы непрерывного электроснабжения 79
6.2 Анализ нанесения вреда окружающей среде 81
6.3 Анализ возможности возникновения чрезвычайных ситуаций на рабочем участке 82
6.4 Мероприятия и средства по технике безопасности 82
6.5 Мероприятия и средства по защите окружающей среды 84
6.6 Мероприятия и средства по обеспечению защиты при чрезвычайных ситуациях 85
6.7 Влияние магнитного поля на организм человека и средства защита от него 86
Заключение 88
Список используемой литературы 90
Объектом исследования является система бесперебойного
электропитания
Цель работы – разработать систему бесперебойного электропитания,
согласно данным технического задания.
В процессе исследования проводился анализ существующих систем
бесперебойного электропитания.
В результате исследования аргументирована необходимость выбора
системы «on-line».
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные
характеристики:
напряжение питания ~ Uc = 220 В;
∆ Uc = (+10), (-15) %;
частота напряжения питания f = 50 Гц;
номинальное значение напряжения АБ (аккумуляторной батареи)
UАБ вх = 24 В;
UАБ вых = 48 В;
точность выходного параметра 2 %;
Kп = 2 %;
Iнагр.min = 0,1 A;
Iнагр.max = 2 A;
~ Uвых = 220 В
fвых = 50 Гц.6
Степень внедрения: на данный момент, система бесперебойного
электропитания является актуальным устройством. Велика необходимость
массового внедрения проектируемого аппарата в промышленную и
гражданскую сферы.
Область применения: гражданские нужды, использование на
предприятии. Чаще всего система бесперебойного электропитания
используется в загородных коттеджах, больницах и деревнях.
Экономическая эффективность/значимость работы является достаточно
высокой с учетом соотношения вкладываемых средств и достигаемых
результатов. Основную значимость работы несёт социальная сторона проекта.
В будущем планируется спроектировать систему бесперебойного
электропитания с минимальными габаритами и весом, для удобства
транспортировки.
Введение
В большинстве случаев питание электронной аппаратуры (ЭА)
осуществляется от промышленной сети переменного тока с частотой 50 Гц
напряжение такой сети регламентируется на уровне 220/380 В с допустимыми
отклонениями плюс 10% минус 15%.
В реальных сетях случаются провалы напряжения до нуля, т.е. отключения
сети как на короткие промежутки времени (сравнимые с периодом
переменного напряжения), так и на сравнительно длительные (секунды,
минуты).
Большой диапазон изменения входного напряжения при значительном
разбросе требуемых установок выходного напряжения может сказаться на
выборе структуры проектируемого устройства, наличие провалов питания
требует использования промежуточных накопителей энергии. В связи с этим
встаёт вопрос необходимости использования систем непрерывного
электроснабжения (СНЭС).
Существенные отклонения параметров напряжения питающей сети от
допустимых по влиянию на работу потребителей подразделяются на две
группы: влекущие потерю информации и приводящие к выходу из строя
оборудования.
Основными задачами системы бесперебойного электропитания является
обеспечение непрерывной подачи электропитания потребителю и защита его
от воздействий, ведущих к потере информации и повреждению аппаратуры.
Различают три основных класса СНЭС:
1) Система с постоянно работающим инвертором в нормальном
режиме от выпрямленной сети переменного тока, а в аварийном – от
аккумуляторной батареи. Такие СНЭС называют «on-line».
2) Источники резервированного питания «of-line», работающие в
нормальном режиме от сети, при выключенном инверторе,
включающемся в работу при отклонениях напряжения сети за
допустимые предел или полном его отсутствии.9
3) Гибридные, в которых обычные системы «on-line» дополняются
устройствами, ограничивающими импульсные перенапряжения и
просадку сети переменного тока.
Основным требованиям технического задания удовлетворяет любая из
приведённых выше систем. Поэтому при проектировании СНЭС необходимо
воспользоваться дополнительными требованиями. К ним могут относиться
массогабаритные показатели, время переключения с основного источника на
резервный, наличие сервисных устройств – диагностика состояния, световая и
звуковая индикация, гальваническая развязка нагрузки от сети, высокая
надёжность и низкая цена, электробезопасность обслуживающего персонала.
С учётом анализа дополнительных требований, выбрана система «on-line».
Во введении был проведён системный анализ, рассмотрены варианты
существующих систем бесперебойного электропитания. Из трёх вариантов
основных классов СНЭС:
1) Системы с постоянно работающим инвертором в нормальном
режиме от выпрямленной сети переменного тока, а в аварийном – от
аккумуляторной батареи. Такие СНЭС называют «on-line».
2) Источником резервированного питания «of-line», работающего в
нормальном режиме от сети, при выключенном инверторе,
включающемся в работу при отклонениях напряжения сети за
допустимые предел или полном его отсутствии.
3) Гибридном, в котором обычные системы «on-line» дополняются
устройствами, ограничивающими импульсные перенапряжения и
просадку сети переменного тока.
Аргументирована необходимость выбора системы «on-line».
В расчётной части произведены расчёты элементов, необходимых для
проектирования системы непрерывного электроснабжения. К ним относятся
входной выпрямитель и фильтр, схема силового инвертора, выходной фильтр,
силовой трансформатор, аккумуляторная батарея, усилитель мощности, схема
управления системы бесперебойного электропитания, блок обратной связи,
блок защиты, устройство контроля напряжения питающей сети, а также блок
питания собственных нужд. В расчётной части приведены схемы основных
блоков.
В разделе «Технология производства электрических аппаратов» представлен
технологический процесс общей сборки платы управления системы
непрерывного электроснабжения. Составлена его маршрутная карта. Выбрано
сборочное оборудование и оснастка. Проведён анализ норм времени.
В разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» была доказана экономическая конкурентоспособность
данного технического решения, был произведены SWOT-анализ,
планирование, которое ограничило выполнение работы в 116 дней. Также был
посчитан бюджет научно-технической информации равный 327440 руб,
основная часть которого приходится на зарплаты сотрудников.
В разделе «Социальная ответственность» рассмотрели ряд вопросов по89
технике безопасности, производственной санитарии, экологичности работы
системы непрерывного электроснабжения.
Был проведен анализ:
1. Потенциальной опасности исследуемого объекта для людей и
окружающей среды;
2. Мероприятий и средств по обеспечению безопасности на рабочем
участке;
3. Мероприятий и средств по обеспечению безопасности в чрезвычайных
ситуациях.
В целом, работа устройства соответствует общепринятым нормам. Поэтому,
систему непрерывного электроснабжения можно использовать для работы, не
опасаясь возникновения непредвиденных ситуаций.
Фромберг Э.М. Конструкции на элементах цифровой техники / Э. М.
Фромберг. – М. : Горячая линия-Телеком, 2002. – 264 с. : ил
2. Бутырин П.А. Электротехника: учебник / П. А. Бутырин, О. В. Толчеев,
Ф. Н. Шакирзянов; под ред. П. А. Бутырина. – М.: Академия, 2006. – 268
с. : ил.
3. Багоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока. – М.:
Энергоиздат, 1981. - 360 с.
4. Белопольский И.И., Каретникова Е.И., Пикалова Л.Г. Расчёт
трансформаторов и дросселей малой мощности. – М.: Энергия, 1973. -
400 с.
5. Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. Источники электропитания
радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Три Л, 2000. - 400 с.
6. Яковлев А.А. Разработка множеств технических решений установок для
преобразования энергии: монография / А. А. Яковлев. – М.:
Машиностроение-1, 2007. – 128 с.
7. Веденеев Г.М. Силовые биполярные транзисторы при работе в
ключевых режимах. – М.: Издательство МЭИ, 1992. - 88 с.
8. Вересов Г.Г., Смуряков В.А. Стабилизированные источники питаний
радиоаппаратуры. – М.: Энергия, 1978. - 192 с.
9. Единая система конструкторской документации: Справочное пособие /
С.С. Борушек, А.А. Волков, М.М. Ефимов и др. – М.: Издательство
стандартов, 1989. – 352 с.
10. Интегральные микросхемы. Микросхемы для импульсных источников
питания и их применение. – М.: Издательство Додека, 1997. – 224 с.
11. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник
/ Под редакцией Г.С. Найвельта. – М.: Радио и связь, 1985. – 575 с.
12. Иванов – Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства ГЭС.
Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1980. – 424 с.
13. Кобзев А.В., Михальченко Г.Л., Музыченко Н.М. Модуляционные
источники питания РЭА. – Томск: Радио и связь. 1990. – 336 с.91
14. Малогабаритные трансформаторы и дроссели: Справочник / И.Н.
Сидоров, С.В. Скорняков, В.В. Христинин – М.: Радио и связь, 1985. –
415 с.
15. Матханов П.Н., Голицин Р.З. Расчёт импульсных трансформаторов. –
Л.: Энергия, 1980. – 109 с.
16. Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. – М.:
Энергоатомиздат, 1986. – 376 с.
17.Пилинский В.В. Источники вторичного электропитания с
бестрансформаторным входом для электронной аппаратуры. – Киев:
КИИ, 1985. – 104 с.
18. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи
напряжения в устройствах электропитания РЭА. – М.: Радио и связь,
1989. – 160 с.
19. Полупроводниковые выпрямители / Под редакцией Ф.И. Ковалева и
Г.П. Мостковой. – М.: Энергия, 1978. – 448 с.
20.Григораш О.В. Электротехника и электроника: учебник для вузов / О. В.
Григораш, Г. А. Султанов, Д. А. Нормов. – Ростов-на-Дону; Краснодар:
Феникс: Неоглори, 2008. – 462 с.: ил.
21. Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ:
Справочник. – М.: Машиностроение, 1993. - 256 с.
22. Бас А.А., Миловзоров В.П., Мусолин А.К. Источники вторичного
электропитания с бестрансформаторным входом. – М.: Радио и связь,
1987. - 160 с.
23. Епифанов А.П. Электромеханические преобразователи энергии:
учебное пособие / А.П. Епифанов. – СПб.: Лань, 2004. – 208 с.: ил.
24. Варынаев В.Н. и др. Химические источники тока. – М.: Высшая школа,
1990. - 240 с.
25. Электронные аппараты. Интернет-магазин - www.einfo.ru.
26. Форум по электронике. Интернет-магазин - www.kazus.ru.
27. Технический портал. Справочник по микросхемам ТТЛ - www.qrz.ru.
28. Магазин радиоэлектронных компонентов - www.radio-komplekt.ru.
29. Интернет-магазин радиодеталей. Конденсаторы. - www.pptc.ru.