Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Для сравнения выберем PSI-LPT переходник который возможно купить в интернет магазине с доставкой по состоянию на 05.05.17. PCI to LPT port card стоимостью 2178 рублей [15]. А также пакет разработки Embarcadero Delphi 10 Seattle стоимостью 63999 рублей [16]. Стоимость всех комплектующих для данного варианта представлена в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Стоимость приобретения переходника

Таким образом при модернизации устройством лаборатории будет затрачено 39676 руб., что на 37421 руб. дешевле варианта с приобретением переходника PSI-LPT и программного обеспечения для их настройки, общая стоимость которых составляет 77067 руб. для оборудования предусмотренных лабораторных установок. Очевидно, что использование предлагаемой разработки экономически эффективно, так как затраты по предложенному проекту оказались в два раза ниже аналогичного варианта.

4 Безопасность жизнедеятельности

4.1 Основные требования к устройству защитного отключения

Основной задачей устройства защитного отключения (УЗО) является обеспечение быстродействующей защиты, автоматического отключения электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током [7].

При разработке системы электропитания очень важно сконструировать её таким образом, чтобы опасность работы в лаборатории была минимальна и не нарушала правил безопасности. Во время учебного процесса, обучаемый находится в непосредственном контакте со стендом, который получает электропитание от переменного тока частотой 220 Гц. Для того что бы исключить поражение человека электрическим током в электроустановках применяются УЗО, основными элементами которого являются прибор защитного отключения и исполнительный орган.

Прибор защитного отключения — это совокупность отдельных элементов, которые воспринимают входную величину, реагируют на её изменения и при заданном её значении дают сигнал на отключения выключателя. Этими элементами являются:

• датчик – входное звено устройства, воспринимающее воздействие извне и осуществляющее преобразование этого воздействия в соответствующий сигнал;

• усилитель, предназначенный для усиления сигнала датчика;

• цепи контроля, служащие для периодической проверки исправности защитного отключения;

• вспомогательные элементы – сигнальные лампы и измерительные приборы.

Исполнительный орган – автоматический выключатель, обеспечивающий отключения соответствующего участка электроустановки (электрической сети) при получении сигнала от прибора защитного отключения.

В сетях до 1000 В в качестве выключателей, удовлетворяющий требованиях защитного отключения, успешно применяются контакторы, выключатели, снабжённые электромагнитным управлением в виде удерживающей катушки; магнитные пускатели – трёхфазные контакторы переменного тока, снабженные тепловыми реле для автоматического отключения при перегрузках потребителей; автоматические выключатели – наиболее сложные отключающие аппараты до 1000 В, в том числе быстродействующие автоматы, специальные выключатели, предназначенные для работы в УЗО.

Основные требования которым должны удовлетворять УЗО:

• высокая чувствительность;

• малое время отключения;

• селективность действия;

• способность осуществлять самоконтроль исправности;

• достаточная надёжность.

4.2 Нормирование устройств защитного отключения

Конструкция УЗО должна гарантировать пожарную безопасность и работоспособность во всех режимах работы. Нормы государственной противопожарной службы МВД России НПБ-243-97 «Нормы пожарной безопасности. Устройство защитного отключения. Требования безопасности. Методы испытаний» устанавливают требования к УЗО при конструировании, монтаже с целью обеспечения пожарной безопасности электроустановок независимо от формы собственности. Согласно НПБ-243-97 функциональные характеристики УЗО должны соответствовать требованиям, изложенным в ГОСТ Р 50807-95.

В соответствии с ГОСТ Р 50807-95 номинальное напряжение (U_n) УЗО при котором обеспечивается его работоспособность должно быть равно линейному или фазному. Номинальный ток нагрузки (I_n) который может пропускать через себя УЗО в продолжительном режиме работы, в зависимости от конструкции варьируется от 6 А до 125 А.

Для непосредственного увеличения степени безопасности в УЗО есть способность реагировать на малые изменения входной величины. Такие устройства называются – высокочувствительные. Это свойство позволяет задавать уставку, обеспечивающую безопасность прикосновения человека к фазе. Высокочувствительные УЗО более сложны и имеют высокую стоимость. Под ставкой понимается наперёд установленное значение входного сигнала, при котором УЗО срабатывает.

Значение дифференциального тока, которое вызывает отключения УЗО при текущих условиях работы называется номинальным отключающим дифференциальным током (∆I_n). Значение данной характеристики варьируется от 0,006 А до 0,5 А.

Самой важной характеристикой является время отключения (t_откл) – интервал времени с момента возникновения аварийной ситуации до момента остановки тока во всех полюсах выключателя. Это время равно времени действия УЗО t_п(с), и времени действия выключателя t_в(с).

, (4.1)

где t_п – период с момента возникновения аварийной ситуации до подачи импульса на отключение выключателя (зависит от конструкции и свойств датчика и других элементов);

t_в – время действия выключателя, полное время отключения выключателя.

Время действия выключателя вычисляется по формуле.

, (4.2)

где t_св – собственное время отключения (промежуток времени с момента подачи отключающего импульса на отключающую катушку до начала расхождения контактов выключателя);

t_г – время горения дуги между контактами выключателя.

У выключателей до 1000 В t_св по своей величине обычно гораздо больше t_г. Например, у автоматов t_св находится в пределах от 0,2 с до 0,5 с, а время горения дуги приблизительно равно 0,05 с, что на порядок меньше собственного времени отключения. Однако у быстродействующий автоматов t_св намного ниже и равно от 0,01 с до 0,02 с и соответственно полное время отключения t_в будет в интервале 0,06 с до 0,07 с.

Чем быстрее произойдёт отключение, тем выше степень безопасности при одних и тех же условиях, исходя из того, что опасность воздействия тока снижается с уменьшением времени его прохождения через тело человека.

Существующие конструкции УЗО используемых в системах безопасности, обеспечивают время отключения от 5 мс до 20 мс.

4.3 Требования к помещениям для учебных лабораторных работ

Размеры помещений для учебной лаборатории на одного студента должна быть не менее 4,5 м². Электропитания лабораторного оборудования не должно осуществляется от сети напряжением более 380 В при частоте 50 Гц. В установках должны присутствовать разделительные трансформаторы и защитно-отключающие устройства. Сопротивление изоляции токоведущих частей установкой до первого предохранителя или автомата должно быть не менее 0,5 МОм, а сопротивление между заземляющим болтом и доступной к прикосновению металлической нетоковедущей частью, которая может оказаться под напряжением, - не более 0,1 Ом. УЗО по защите от поражения электрическим током в помещениях без повышенной опасности должны обеспечивать напряжение прикосновения не выше 42 В. В лаборатории должны быть установлены автоматические извещатели системы пожарной сигнализации. Эстетическое оформление должно способствовать снижению утомляющего воздействия учебного процесса [12].

4.4 Выбор устройства защитного отключения

4.4.1 Типы устройств защитного отключения

Возникновение ситуаций, опасных поражением учащихся током, обуславливается изменение проводимости фаз сети относительно земли. В результате таких изменений происходит изменение других параметров установки, например, потенциала корпуса. Значит изменение какого-либо из параметров можно использовать в качестве сигнала для УЗО.

Таким образом УЗО подразделяются на следующие типы, реагирующие на:

• потенциал корпуса;

• ток замыкания на землю;

• напряжение нулевой последовательности;

• ток нулевой последовательности;

• напряжение фазы относительно земли;

• оперативный ток.

УЗО, реагирующие на ток нулевой последовательности обеспечивают безопасность человека в случае прикосновения к заземлённому корпусу при замыкании на него фазы, или к токоведущей части, находящейся под напряжением. Ещё одним свойством является то что УЗО такого типа можно использовать как самостоятельную защиту взамен заземления или зануления.

К достоинства можно отнести возможность использования в сетях любых напряжений с различными режимами нейтрали; независимость работы устройства от значений сопротивления заземления и сопротивления нулевого проводника; обеспечивать безопасность при прикосновении не только к корпусу установки, но и к фазному проводу сети под рабочим напряжением и высокая надёжность работы.

К недостаткам относиться низкая чувствительность к симметричным снижения сопротивления изоляции, сложность конструкции, однако симметричные снижения сопротивлений возможны сравнительно редко, а конструктивная сложность при современном развитии не является препятствием к устройству этого типа УЗО.

4.4.2 Принцип действия УЗО на ток нулевой последовательности

Принцип действия основан на быстром отключении участка сети или потребителя энергии в том случае если ток нулевой последовательности превысит пороговое значение, при котором напряжение прикосновения имеет наибольшее длительно допустимое значение U_пр,доп.

Принципиальная схема показана на рисунке 4.1. В качестве датчика может выступать трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП), магнитопровод которого охватывает все провода сети, которые играют роль первичной одновитковой обмотки трансформатора.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема УЗО, реагирующего на ток нулевой последовательности.

Магнитные потоки, создаваемые в магнитопроводе ТТНП токами первичных обмоток складываются, а суммарный поток обуславливает возникновение тока во вторичной обмотке ТТНП, замыкающего цепь через реле. И если ток проходящий через токовое реле (РТ) превысит установленное значение – цепь будет разорвана срабатыванием реле.

Если сопротивления относительно земли на всех фазах одинаково, то сумма токов, проходящих по фазным проводам, и, следовательно, через реле будет равны нулю.

Если на участке возникает асимметрия проводимостей фаз, то приведённые равенства нарушаются, так как появляется ток нулевой последовательности 3I₀ (А), и через РТ проходит ток (I_р) пропорциональный его значению.

, (4.3)

где I₀ – ток нулевой последовательности;

k – коэффициент трансформации ТТНП.

Это ток, достигнув который, вызовет отключение участка сети от источника питания. Устанавливать УЗО данного типа следует в непосредственной близости от защищаемого оборудования для улучшения селективных свойств и исключения отказа работы в следствии влияния асимметрии проводимости участков сети.

4.4.3 Выбор и расчёт уставки

В настоящее время модернизируемая лаборатория не имеет в своём составе заземлённый устройств, таким образом расчёт уставки стоит проводить на случай прикосновения к токоведущей части, находящейся под напряжением (или не заземлённому корпусу в период замыкания на него фазы). Предельно допустимое напряжение прикосновения (U_пр.доп) должно выполнять условия безопасности в выражении.

, (4.4)

где I_h – ток проходящий через человека;

R_h – сопротивление тела человека.

Уставкой для ситуации прикосновения к токоведущей части будет такое значение тока нулевой последовательности I_0y, при котором ток, проходящий через человека в землю, не будет выше длительно допустимого тока. Таким образом уставка будет равна.

Характеристики

Список файлов ВКР