Радиотехнический информационно-управляющий комплекс системы низкоорбитальных малых космических аппаратов наблюдения

Рассчитаем кратность вентиляции по формуле :

 

Схема вентиляции помещения на рисунке 8.7.

 

 

 

 

 

 

                                Рис. 8.7 – Схема вентиляции помещения

 

8.6 Электобезопасность

 

                ПЭВМ - это комплекс устройств, работающий от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. «Внутри системного блока нет опасных для жизни напряжений, однако прикосновением к его компонентам во время работы вы значительно повышаете вероятность испортить компоненты, установленные внутри системного блока». Электрическое напряжение внутри видеомониторов достигает большое и опасно для жизни.

Электрический ток может протекать через  тело человека в случае его прикосновения  к открытым токоведущим частям или  электрооборудованию и электропроводам  с нарушенной изоляцией. «Результат действия электрического тока – поражение  человека является величиной случайной  и определяется целым рядом факторов. Важнейшими из них являются факторы, определяющие вероятность возникновения  электрической цепи «токопроводящие  элементы электроустановки – человек» и протекание через тело человека критического значения тока в течение  недопустимого интервала времени. Эти факторы зависят от состояния  оборудования (исправное/неисправное) и параметров указанной цепи –  вида прикосновения (прямое/косвенное), переходного сопротивления, внутреннего сопротивления человека». В стандарте ГОСТ Р МЭК 61140-2000 «Защита от поражения электрическим током. Общие положения по безопасности, обеспечиваемой электрооборудованием и электроустановками в их взаимосвязи» основное правило защиты от поражения электрическим током сформулировано следующим образом: «Опасные токоведущие части не должны быть доступными, а доступные проводящие части не должны быть опасными: в нормальных условиях, при наличии неисправности». Меры защиты подразделяются на организационные, технические и организационно-технические. К организационным и организационно-техническим мерам может относиться инструктажи и должная организация рабочего места, а также ограждение токоведущих частей электрооборудования, использование защитной изоляции, применение блокировок. К техническим мерам относится защитное заземление, автоматическое отключение питания, уравнивание и выравнивание потенциалов. Далее будет рассмотрена одна из технических мер, применяемых на предприятии.

Расчетная часть.

 

              В соответствии с действующими правилами устройства электроустановок (ПУЭ) все помещения по степени опасности поражения людей электрическим током делятся на три класса: помещения без повышенной опасности, повышенной опасности и особо опасные (рис. 8.8). Офис, в котором работает инженер-программист, разработанной в рамках данного дипломного проекта, - помещение, в котором отсутствуют условия, характеризующие помещения с повышенной опасностью или особо опасные, и относится к помещениям без повышенной опасности.

 

Рис. 8.8 - Схема электроснабжения офиса

 

TT - трансформатор

ТП - трансформаторная подстанция

РП - распределительный пункт

СП - силовой пункт.

 

              Первый участок магистрали выполнен четырехжильным кабелем с алюминиевыми жилами сечением 50 мм² для фазового провода и 25 мм² для нулевого. Длина первого участка – 250 м.

Второй участок. Сечение равно 25 мм² для фазового провода и 10 мм² для нулевого. Длина второго участка 75 м.

На третьем  участке для питания электрооборудования  используется алюминиевый провод длиной 30 м и сечением 2.5 мм² для фазового и нулевого провода. Потребитель подключен к третьему участку питающей магистрали.

               Так как в схеме общая длина магистрали менее 500 м, то нет необходимости использовать повторное зануление.

 

               Устройства в офисе питаются от напряжения 380/220 В. «Электроустановки напряжением до 1000 В переменного тока могут быть как с глухо заземленной, так и с изолированной нейтралью». Пусть сеть в офисе с глухо заземленной нейтралью. В сетях с глухо заземленной нейтралью замыкание одной из фаз на землю или на проводник, соединенный с глухо заземленной нейтралью, является однофазным коротким замыканием. Если замыкание произошло на корпус электрооборудования, не связанного с землей, то человек, стоящий на земле и прикоснувшийся к этому электрооборудованию, окажется под полным фазовым напряжением и через него пройдет ток однофазного замыкания. «Для предупреждения возможности поражения электрическим током при замыкании на корпус поврежденный участок должен быть отключен от сети в возможно короткий срок, чтобы ограничить до минимума время, в течение которого это оборудование будет представлять опасность для персонала. В этих целях в сетях с глухо заземленной нейтралью применяют защитное зануление».

             Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип работы зануления: если напряжение (фаза) попадает на соединённый с нулем металлический корпус прибора, происходит короткое замыкание. Сила тока в цепи при этом увеличивается до очень больших величин, что вызывает быстрое срабатывание аппаратов защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), которые отключают линию, питающую неисправный прибор. В любом случае, ПУЭ регламентируют время автоматического отключения поврежденной линии. Для номинального фазного напряжения сети 380/220 В оно не должно превышать 0.4 с.

Рис. 8.9 – Схема зануления (а – принципиальная, б – эквивалентная)

 

       Прикосновение человека к корпусу зануленного оборудования.

 

0 – нулевой провод;

1, 2, 3 – фазовые провода;

Z_T/3 – сопротивление трансформатора;

R₀ - сопротивление заземлителя нейтрали;

R_h - расчетное сопротивление человека;

I_h – ток через тело человека при прикосновении к корпуса оборудования, находящегося под напряжением;

I_кз – ток короткого замыкания;

ПР – предохранители.

 

              При прикосновении сила тока зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления участка тела. Сопротивление участка тела складывается из сопротивления тканей внутренних органов и сопротивления кожи. При расчете принимается R_h = 1000 Ом. Будем считать компьютер бытовой электроустановкой.

 

               Для защиты используются плавкие предохранители. Основное требования к занулению – обеспечить надежное и быстрое (доли секунды) срабатывание защиты для отключения поврежденного оборудования. Для этого необходимо обеспечить условие:

(6.1)

 

I_ном - номинальный ток плавного предохранителя (плавкой вставки);

k – коэффициент надежности срабатывания. Для плавких предохранителей равен трем.

I_кз – ток короткого замыкания.

 

              Сам расчет сводится к определению характеристик нулевого проводника (сечение, длина, материал, сопротивление), которые бы приводили к срабатыванию токовой защиты за вышеуказанное время (максимальное время срабатывания защиты равно 0.4 с [1]) и выборе отключающего аппарата, время срабатывания которого t_откл≤t_доп.

 

(6.2)

 

              Известны сечение, материал и длина. Требуется рассчитать сопротивление петли «фаза-нуль». Комплексное сопротивление считается по формуле (6.3)

 

(6.3)

 

R_ф – активное сопротивление фазового провода;

R_нп – активное сопротивление нулевого провода;

χ_ф – индуктивное сопротивление фазового провода;

χ_нп – индуктивное сопротивление нулевого провода;

χ_ф-нп - взаимное индуктивное сопротивление петли «фаза – нулевой проводник».

 

           Величины χ_ф и χ_нп для медных и алюминиевых проводников сравнительно малы (0.0156 Ом/км), ими можно пренебречь.

 

           Для выполнения расчетов пользуемся следующим соотношением для сопротивления нулевого проводника (6.3). Сопротивление рабочего заземлителя для сети 380/220 В равно 4 Ом. (R₀ = 4 Ом).

 

(6.4)

 

Рассчитаем  активное сопротивление фазного  провода для каждого из участков по формуле (6.5).

 

(6.5)

 

l - длина провода (м);

S - сечение  провода (мм²);

ρ - удельное сопротивление материала (0.028 Ом_*мм²/м) при температуре 20 С.

 

Рассчитаем  активное сопротивление фазных проводов для трех участков:

 Ом

 

 Ом

 

 Ом

 

Полное активное сопротивление фазового провода:

 

R_Ф0 = R_Ф1 + R_Ф2 + R_Ф3 = 0.56 Ом.

Рассчитаем активное сопротивление фазного провода  с учетом температурной поправки (R_ф), считая нагрев проводов на всех участках равным t₁ = 55 С, t₀ = 20 C (6.6).

 

(6.6)

 

 Ом

 

 

α - температурный  коэффициент сопротивления алюминия. Значение берется из таблицы и  равно 0.004 град^-1.

 

            Активное сопротивление нулевого защитного проводника для участков 1 (R_M31), 2 (R_M32), 3 (R_M33):

 

 Ом

 

 Ом

 

 Ом

 

 

              Суммарное сопротивление магистрали зануления (R_нп) равно сумме сопротивлении нулевого защитного провода на трех участках.

 

R_нп = R_M31 + R_МЗ2 + R_M33 = 0.726 Oм

 

  - условие (6.4) выполнено.

 

         Рассчитаем взаимное индуктивное сопротивление петли «фаза – нулевой проводник» χ_ф-нп.

В практических расчетах удельное взаимное индуктивное  сопротивление χ'_ф-нп принимают равным 0.6 Ом/км, а χ_ф-нп считают по формуле (6.7).

 

(6.7)

 

l – длина участка в километрах.

 

l = 0.25 + 0.075 + 0.03 = 0.355 км.

 

 Ом.

 Ом.

 

Рассчитаем  ток короткого замыкания по формуле (6.8).

 

(6.8)

 

U_ф – фазовое напряжение;

Z_т – комплексное сопротивление трансформатора;

Z_п – сопротивление петли «фаза-нуль».

 

 А

 

Считаем номинальный  ток предохранителя

 

 А

 

Ток через тело человека I_h рассчитывается по формуле (6.9).

 

(6.9)

 

А

 

Согласно формуле (6.2) время срабатывания будет

 

мс

 

8.7 Вывод к разделу

 

В этой части  дипломной работы были изложены требования к рабочему месту инженера. Созданные  условия должны обеспечивать комфортную работу. На основании изученной литературы были указаны оптимальные размеры  рабочего стола и кресла, рабочей  поверхности, а также проведен расчет оптимального освещения производственного  помещения, расчет качественных показателей  освещения и расчет вентиляции. Соблюдение условий, определяющих оптимальную  организацию рабочего места инженера, позволит сохранить хорошую работоспособность  в течение всего рабочего дня.

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

          Основные параметры спроектированной системы, по сравнению с аналогом приведены в таблице 9.

Таблица 9 – Основные технические  параметры

Наименование  параметра	Значение параметра
	КИС «Тамань –База»	Разрабатываемая КИС
Дальность действия до КА, м	500	500
Несущая частота сигнала -в радиолинии  «Земля –КА», ГГц -в радиолинии  «КА –Зелмя», ГГц	5.7           3.4	5.7             3.4
ЭИИМ в радиолинии «Земля –КА», дБ Вт	90.69	112.53
ЭИИМ в радиолинии «КА –Зелмя», дБ Вт	24.75	78.54
Диаметр зеркала антенны, м	8	2.6
Уровень дальних лепестков диаграммы  направленности относительно главного, дБ	-26	-75