Электронный блок управления сварочным аппаратом

Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки, а также подача чистого воздуха осуществляется местной вытяжной и общей (общеобменной) вентиляцией [4].

Местную вытяжную вентиляцию рекомендуется применять при работе сварочного аппарата, когда места выделений вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их распространение по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла.

Общеобменная вентиляция, в отличие от местной, предназначена для осуществления вентиляции во всем помещении. Общеобменная вентиляция так же может быть приточной и вытяжной. Приточную общеобменную вентиляцию, как правило, необходимо выполнять с подогревом и фильтрацией всего объема приточного воздуха. Поэтому такая вентиляция должна быть механической (искусственной).

 

5.4 Расчет зануления

 

Цель расчета зануления – определить условия, при которых оно надежно и быстро отключает поврежденную электроустановку от сети и одновременно обеспечивает безопасность прикосновения человека к зануленным частям установки в аварийный период.

Занулением называется защитное мероприятие, применяемое только в сетях с заземленной нейтралью напряжением ниже 1000 В, предназначенное для защиты людей и животных от напряжения, возникающего на металлических частях оборудования, нормально не находящихся, но могущих оказаться под напряжением при тех или иных повреждениях изоляции, и заключающееся в создании в поврежденной цепи значения тока, достаточного для надежной работы защиты. «Занулить» — это значит металлически (электрически) надежно соединить подлежащие защите части оборудования с зануляющим проводом.

Зануление требует применения заземлителей для присоединения к ним нулевого провода. Но назначение этих заземлителей иное, чем при заземлении.

Рисунок 5.1 - Принципиальная схема зануления для защиты от напряжения, возникающего на корпусе оборудования

1 — электроприемник; 2 и 3 — заземлители; 4 — источник электроэнергии; 5 — распределение Uпр при отсутствии повторного заземлителя; 6 — то же при его наличии; Zчел—полное сопротивление тела человека; Rзп— сопротивление повторного заземлителя; Rзн — сопротивление заземлителя нейтрали генератора;Uо — падение напряжения па нулевом проводе; Uпр— напряжение прикосновения при отсутствии повторного заземлителя; U'пр — то же при его наличии.

 

Физическая сущность защиты в системе зануления поясняется рисунке 5.1, на котором представлена принципиальная схема зануления с одним электроприемником. На рисунке показано соединение нейтрали источника электроэнергии с корпусом электроприемника; приведена и диаграмма, характеризующая изменение напряжения относительно земли, возникающего при повреждении изоляции в двух случаях: нулевой провод имеет единственное заземление у источника электроэнергии и нулевой провод имеет повторное заземление у электроприемника.

В первом случае напряжение прикосновения увеличивается в сторону электроприемника и достигает максимального значения у его корпуса; численно это напряжение будет равно падению напряжения на нулевом проводе при коротком замыкании, возникающем в электроприемнике между фазным и нулевым проводами. Если сопротивление фазного провода rф будет равно сопротивлению нулевого провода r0, то напряжение прикосновения в момент короткого замыкания на корпусе электроприемника при отсутствии повторного заземлителя будет равно половине фазного. Если же сопротивление нулевого провода будет больше сопротивления фазного, то напряжение прикосновения будет больше половины фазного. Уменьшить напряжение прикосновения можно двумя путями: увеличив сечение нулевого провода или устроив повторные заземлители.

Таким образом, физическая сущность защиты посредством системы зануления заключается в снижении напряжения прикосновения путем уменьшения сопротивления нулевого провода и перераспределения напряжения прикосновения между основным (нейтраль трансформатора) и повторным (у электроприем-ннка) заземлителями с помощью повторных заземлителей, численные значения сопротивлений которых роли не играют.

Требования, предъявляемые к системам зануления

Для дальнейшего изложения необходимо напомнить требования ПУЭ (правила устройства электроустановок), касающиеся этого раздела.

Они таковы:

Проводимость нулевого провода должна быть не менее 50% проводимости фазного провода. На воздушных линиях через каждые 250 м, а также на концах линии и ответвлениях длиной более 200 м должны иметься заземлители нулевого провода вне зависимости от материала опор. Сопротивление заземления каждого из этих повторных заземлителей должно быть не более 10 Ом, а в сетях, в которых сопротивление заземления нейтралей генераторов и трансформаторов принято равным 10 Ом, оно может составлять 30 Ом.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводник должен быть выбран таким образом, чтобы в петле фаза— нуль был обеспечен ток короткого замыкания, равный току уставки мгновенного срабатывания, умноженному на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1.

Перейдем к рассмотрению системы зануления в плане реализации требований к ней.

В нынешней редакции ПУЭ нет прямых указаний на допустимое значение напряжения на нулевом проводе; все же, исходя из приведенных в Правилах значений других параметров, можно принять его не меньше, но и не больше 125 В.

Поскольку в отношении значения потенциала на нулевом проводе сделаны ограничения, необходимо рассмотреть, как на его распределение влияют местоположение и число заземлителей нулевого провода.

Итак, в соответствии с приведенными выше требованиями ПУЭ выбранное сопротивление нулевого провода при заданном сечении фазного провода должно удовлетворять условию (рассматривается случай применения плавких вставок)

                                                 (5.1)

где Uсети - напряжение сети;

Z - полное сопротивление петли «фазный провод — нулевой провод»;

Iн — номинальный ток.

Это требование преследует цель — обеспечить отключение поврежденного участка. Поскольку выше принято, что значение напряжения на нулевом проводе (и, следовательно, на всех тех элементах оборудования, которые с ним соединены) не должно превышать 125 В, необходима проверка выполнения этого условия, так как если защита почему-либо откажет, то в сети повышенное напряжение на зануленных частях оборудования может существовать долго, нарушая условия безопасности.

Большое достоинство зануления состоит в возможности обеспечить отключение поврежденного оборудования при однополюсном коротком замыкании [13].

Расчет на отключающую способность

Согласно ПЭУ проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании Iк.з фазы на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток замыкания, превышающий не менее, чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя.

Таким образом, у нас должно выполняться требование к току короткого замыкания:

Iк.з ≥КIном,                                                        (5.2)

где К – коэффициент кратности номинального тока Iном автоматической защиты.

Iном =5 (А)

15,98А≥3Iном

Из вышепроделанного мною расчета видим, что для моей схемы выбираем предохранитель на 5А. Отсюда следует, что требование выполнено.

Вывод:

В данном разделе дипломном проекта были разработаны мероприятия по электробезопасности, рассмотрены требования безопасности при ручной дуговой сварке, а также меры предупреждения травм при ручной дуговой сварке и проведен расчет зануления.

 

 

Заключение

 

Разработанный в дипломном проекте электронный блок управления сварочным аппаратом соответствует требованиям технического задания по всем основным пунктам:

Параметр                                                                                Значение

Техническое задание           Проектируемое

Выходной ток, А не менее                               40                                           60

Габариты:

Длина, мм не более                                            480                                         380

Ширина, мм не более                                    320                                         300

Высота, мм                                                     160                                         150

Масса, кг не более                                              15                                           12

Конструкция позволяет выпускать различные модификации данного устройства. В нее введены дополнительно: схема защитного отключения и индикация режимов работы.

В ходе конструирования проведены необходимые инженерные расчеты. Их анализ дан в соответствующих пунктах проекта.

В технологической части проекта разработан технологический процесс сборки изделия для серийного выпуска. Рассчитана технологичность изделия и составлена технологическая документация.

Экономические расчеты позволили оценить себестоимость изделия. В экономической части дипломного проекта приведено позиционирование товара и составлена реклама проектируемого изделия.

В части по безопасности жизнедеятельности были разработаны мероприятия по электробезопасности, в частности в качестве метода защиты от напряжения было выбрано устройство защитного отключения. Также в этой части были рассмотрены травмы при дуговой сварке и меры их предупреждения.

Материалы данного дипломного проекта могут быть использованы при разработке промышленных образцов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Бакуменко М.Л., Рябов И.В., Технология ЭВС. Учебное пособие. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. – 188 с.
2. Бакуменко М.Л., Технология производства печатных плат, оборудование и автоматизация: Учебное пособие. – Йошкар-Ола, МарГТУ, 1988 – 108с.
3. Бас А.А., Миловзоров В.П., Муссолини А.К., Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. – М.: Радио и связь, 1987. – 160 с.
4. Болдырев А.М., Орлов А.С., Сварочные работы в строительстве и основы технологии металлов. Учебник. – М.: Издательство АСВ, 1994. – 432 с.
5. АС, 1317420 СССР, МКИ 605 1/569, Источник питания с бестрансформаторным входом. Простаков В.Т., Открытия, изобретения №22, 1987.
6. ГОСТ 3484.1-88 Трансформаторы силовые. Методы испытаний и измерений. – М.: 1989. - 30 с.
7. Гусев В.П., Технология радиоаппаратостроения. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1983. – 496 с.
8. Дьяков В.И., Типовые расчеты по электрооборудованию. – М.: Высшая школа, 1991. – 160 с.
9. Захаров Ю.В., Расчет надежности РЭА (ЭВА) по внезапным отказам. Методические указания: - Йошкар-Ола, МарГТУ, 2002. – 20 с.
10. Захаров Ю.В., Инженерные расчеты при конструировании и микроминиатюризации ЭВА с применением ЭВМ. - Йошкар-Ола, МарПИ, 1990. – 22 с.
11. Захаров Ю.В., Управление качеством и надежность электронных средств: Учебное пособие. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002. – 80 с.
12. Линт Г.Э., Серийные реле защиты, выполненные на интегральных микросхемах. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 800 с.
13. Манойлов В.Е., Основы электробезопасности. – Л.: Энергоатомиздат, 1991. – 384 с.
14. Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы  по сборке машин и приборов в условиях массового, крупносерийного и среднесерийного типов производства. – М.: ЦБИТ, Экономика, 1991. – 159 с.
15. Павловский В.В., Васильев В.И., Гутман Т.Н., Проектирование технологических процессов изготовления РЭА. Пособие по курсовому проектированию: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2000. – 160 с.
16. Петров А.В., Сварочный аппарат. Радиолюбитель, №5, 1993. – 26 с.
17. Петров А.В., Эффективный импульсный стабилизатор напряжения. Радиолюбитель №1, 1993. – 29 с.
18. Справочник конструктора РЭА / Под ред. Р.Г. Варламова. – М.: Сов. радио, 1980 – 480 с.
19. Шабалина Т.А., Азарская  М.А., Организационно-экономические расчеты при создании и освоении новой техники. Учебное пособие, Йошкар-Ола, МарПИ, 1989. – 96 с.
20. Шишкин Г.А., Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры. Методические указания, МарПИ, Йошкар-Ола, 1989. – 28 с.
21. Шульмин В.А., Усынина Т.С., Экономическое обоснование в дипломных проектах: Учебное пособие. - Йошкар-Ола, МарГТУ, 2004. – 23 с.
22. Цветаев А.А., Мощный блок питания. Радио №9, 1990. - с.59.
23. Эраносян С.А., Сетевые блоки питания с высокочастотным преобразователем. – Л: Энергоатомиздат, 1991. – 196 с.
24. Ярченко В., Милливольтметр переменного тока. – Радио, 1990, №1, с.58, 59.
25. http://www.system.perm.ru
26. http://www.einfo.ru
27. http://www.radioweb.ru