3. Требования предъявляемые к источникам питания

Основное наиболее важное требование к источникам питания плазмотронов это его внешняя характеристика должна быть крутопадающей или вертикальной, т. е. оптимальным источником питания плазмотронов является источник тока.

Наряду со статическими характеристиками в источника питания весьма важны его динамические свойства, определяемые электромагнитными постоянными времени L/R его силовой цепи и цепи управления (L, R — соответственно индуктивное и активное сопротивления). Электромагнитная постоянная времени силовой цепи, определяемая индуктивностью силового контура, должна быть достаточной, чтобы исключить резкие скачки тока, возникшие при колебаниях напряжения дуги и приводящие к двойному дугообразованию в плазмотронах. (Двойная дуга — аварийный режим работы плазмотрона, при котором образуются две дуги — между электродом и соплом плазмотрона и между соплом и обрабатываемым изделием, при этом вследствие большого тепловыделения сопло оплавляется и разрушается).

Электромагнитная постоянная времени цепи управления, определяемая индуктивностью обмоток управления, напротив, должна быть минимальной. Это особенно важно для ряда процессов, при которых требуется малая инерционность регулирования тока плазмотрона, например при необходимости программировать ток, автоматически регулировать его величину по какому-либо технологическому параметру, модулировать при сварке пульсирующей дугой и т. п.

При включении мощных плазмотронов ток должен нарастать до установленного значения либо плавно, либо ступенчато. Время нарастания тока обычно исчисляется несколькими секундами. Плавное нарастание тока можно осуществить лишь при использовании специализированных источников тока или машинных генераторов. При использовании стандартных сварочных выпрямителей или трансформаторов с выпрямительным мостом целесообразно осуществлять автоматическое ступенчатое нарастание тока с помощью переключаемых балластных сопротивлений.

Помимо специальных требований, рассмотренных выше, источники питания плазмотронов должны отвечать ряду общих требований, предъявляемых к любым электротехническим установкам: иметь возможно минимальный вес, габариты, высокий к.п.д. и cos φ. Эти требования должны особенно строго выполняться с возрастанием мощности плазменных установок. Чаще всего специальные источники питания плазмотронов проектируют с учетом обеспечения широкого диапазона регулирования тока и напряжения, что позволяет использовать их для нескольких технологических процессов.

ОХРАНА ТРУДА

1. Характеристика и анализ потенциальных опасностей и вредных факторов.

С охраной труда связаны вопросы электро-, пожарной безопасности в электроустановках. Техника безопасности, являющаяся составной частью охраны труда, предусматривает технические и организационные мероприятия, обеспечивающие безопасный труд.

Разработка технологической установки (метода исследования) производится в лаборатории, оборудованной электроприборами.

С точки зрения электробезопасности лаборатория относится к помещениям с повышенной опасностью согласно ГОСТ 12.1.013- 78, т.е. сухое, беспыльное, с нормальной температурой воздуха, изолирующими полами, имеются заземляющие элементы для электроустановок [2].

По пожароопасности рассматриваемое помещение относится к категории В – пожароопасное, так как в помещении находятся твердые горючие и трудно горючие вещества и материалы, которые при взаимодействии с кислородом воздуха способны только гореть [3].

По степени огнестойкости данное помещение относится к 1-й степени огнестойкости по СНиП 2.01.02-85.

Технологический процесс разработки и регулировки схем управления и блоков источника питания плазмотрона предполагает работу с оборудованием, источником питания которого является сеть переменного тока, напряжением 220 В, частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью.

При работе в лаборатории персонал подвержен воздействию физических факторов, таких, как повышенная температура воздуха рабочей зоны, повышенное значение напряжения в электрической сети, недостаточная освещенность рабочей зоны, неосторожность работы с инструментом. К химическим вредным и опасным факторам относятся наличие токсичных веществ в воздухе. Биологические вредные и опасные производственные факторы при работе в лаборатории отсутствуют. К психофизическим факторам относятся: умственное перенапряжение, нервозность, монотонность труда [1].

Согласно техническому заданию необходимо разработать мероприятия по охране труда с учетом малой освещенности и защитное заземление электроустановки.

2. Расчет допустимых условий труда

Расчет искусственного освещения лаборатории лампами накаливания, в котором производятся работы высокой точности.

Размеры помещения: длина a = 10 м, ширина b = 3,5 м, высота H= 3,2 м. Коэффициенты отражения от потолка ρ_пот = 70%, от стен ρ_ст = 50%. Высота рабочих поверхностей h_p = 0,7 м. Светильники типа УПМ-15, подвешены к потолку; расстояние между светильниками и потолком h_c = 0,5 м. Минимальная освещенность по норме Е = 200 лк.

Высота подвеса светильников над полом:

h₀ = H – h₀ = 3,2 – 0,5 = 2,7 м (2.1)

Для светильников общего освещения с лампами накаливания мощностью до 200 Вт минимальная высота подвеса по нормам должна быть 2,5 – 4 м, в зависимости от характеристики светильника.

Высота подвеса светильников над рабочей поверхностью:

h = h₀ – h_p = 2,7 – 0,7 = 2 м (2.2)

Равномерность освещения достигается при соответствующем соотношении расстояния между светильниками L и высоты подвеса h. Рекомендованное расстояние между ними:

L = 0,7h = 0,7·2 = 1,4 м (2.3)

Необходимое количество светильников:

(2.4)

Показатель помещения :

(2.5)

По таблицам находим коэффициент использования η = 0,55 для светильника УПМ-15 при .

Световой поток одного светильника равен:

(2.6)

Из таблиц выбираем лампу Б-150 мощностью 150 Вт световой поток, которой равен 2100 лм. Суммарная электрическая мощность всех светильников равна:

(2.7)

3. Расчет защитного заземления.

Исходные данные:

Объект ‒ источник питания плазмотрона; напряжение сети ‒ 220 В; исполнение сети ‒ с глухозаземленной нейтралью; тип заземляющего устройства ‒ горизонтальный из полосовой стали; размеры заземлителей и длина полосы R_c=50 м, ширина полосы b_c= 0,04 м; расположение заземлителей ‒ параллельное; расстояние между полосами L_c=5 м; глубина залегания ‒ h_з=0,8 м; грунт ‒ суглинок; климатическая зона ‒ III; природные заземлители отсутствуют.

Допустимое нормативное значение удельного сопротивления R_д растеканию тока равно 4 Ом (сеть до 1000 В, согласно ПТЕ и ПТБ). Значение сопротивления грунта ρ = 100 Ом·м. Коэффициент сезонности для грунта нормальной влажности, для данной климатической зоны, для горизонтального заземлителя ‒ К_СГ = 2 [4].

Расчетное удельное сопротивление грунта:

ρ_рг = ρ_табл· К_СГ = 200 Ом·м (2.7)

Теоретическое сопротивление растеканию тока в одном заземлителе:

(2.8)

Теоретическое количество горизонтальных заземлителей без учета коэффициента использования _вг = 1:

Коэффициент использования при равен : _вг=0,78.

(2.9)

Примем .

Тогда, расчетное сопротивление растеканию тока в заземляющем устройстве :

(2.10)

Полученное сопротивление соответствует требованиям ПУЕ, ПТЕ, ПТБ.

4. Санитарно-гигиенические мероприятия [5]

Системы вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха в производственных и вспомогательных помещениях проектируются, производятся, устанавливаются и эксплуатируются в соответствии с требованиями нормативных документов.

Вентиляция и отопление.

Перед выбросом в атмосферу воздух, удаляемый вентиляционными установками и содержащий вредные вещества, предварительно очищается. Аспирационную систему следует блокировать с производственным оборудованием таким образом, чтобы исключить работу последнего при отключенной вентиляции. Аспирационная система и газопылеулавливающие установки отключаются не ранее, чем через 20 мин после остановки оборудования. Вентиляционные установки оборудуются приспособлениями для контроля и измерения скорости, температуры и других параметров воздуха в воздуховодах, регулирования объемов воздуха. Сухие пылеулавливатели вентиляционной систеы снабжаются бункерами, допускающими механизацию работ по опорожнению бункеров и беспыльную погрузку уловленных материалов на транспортные средства. Мокрые пылеулавливатели, эксплуатация которых сопряжена с постоянным применением воды, следует оборудовать механизированными шламоотстойными устройствами. Рабочие места, на которых производятся операции, связанные с постоянным соприкосновением с мокрыми и холодными предметами, оборудуются устройствами для обогревания рук. Воздуховоды приточной системы, проходящие вблизи горячего технологического оборудования и других источников тепловыделений, должны иметь тепловую изоляцию.

Освещение.

Во всех помещениях, где возможно образование опасных по взрыву концентраций паров, газов и пыли, системы освещения выполняются во взрывобезопасном исполнении. Конструкции переносных светильников (взрывозащищенные, взрывонепроницаемые, пыленепроницаемые или в специальном исполнении) выбираются с учетом условий среды помещения, в котором предполагается их использование. Контроль освещенности следует проводить не реже одного раза в год, а также при вводе в эксплуатацию осветительных установок после их ремонта или реконструкции. Для обслуживания световых проемов и светильников в производственных помещениях предусматриваются специальные приспособления (передвижные вышки, лестницы, площадки, устройства для подвески люлек и др.).