Описание конструкций РЭА (стр. 4 )

Условия труда классифицируются согласно гигиеническим критериям, установленным в Руководстве Р 2.2.2006—05 "Гигиеническая оценка факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда", утвержденном руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, главным государственным санитарным врачем РФ Г. Г. Онищенко 29 июля 2005 г. (введено в действие с 1 ноября 2005 г.).

Условия труда подразделяются на 4 класса: оптимальные, допустимые, вредные и опасные.

Оптимальные УТ (1-й класс) — условия, при которых сохраняется здоровье работающих и создаются предпосылки для поддержания высокого уровня работоспособности. Оптимальные нормативы производственных факторов установлены для микроклиматических параметров и факторов трудового процесса. Для других факторов условно за оптимальные принимаются такие УТ, при которых неблагоприятные факторы отсутствуют либо не превышают уровней, принятых в качестве безопасных для населения.

Допустимые УТ (2-й класс) характеризуются такими уровнями факторов среды и трудового процесса, которые не превышают установленных гигиенических нормативов для рабочих мест, а возможные изменения функционального состояния организма восстанавливаются во время регламентированного отдыха или к началу следующей смены и не должны оказывать неблагоприятного воздействия в ближайшем и отдаленном периоде на состояние здоровья работающих и их потомство. Допустимые УТ условно относят к безопасным.

Вредные УТ (3-й класс) характеризуются наличием вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормативы и оказывающих неблагоприятное воздействие на организм работающего и (или) его потомство.

Опасные (экстремальные) УТ (4-й класс) характеризуются уровнями производственных факторов, воздействие которых в течение рабочей смены (или ее части) создает угрозу для жизни, высокий риск развития острых профессиональных поражений, в т. ч. в тяжелых формах.

Для разработки программного обеспечения используется следующая ПЭВМ:

1)  Монитор - Samsung SyncMaster 931с

–  Основные характеристики:

–  Экран:

–  диагональ 19";

–  максимальное разрешение 1280 х 1024;

–  угол обзора 160°;

–  потребляемая мощность 38 Вт;

2)  Системный блок:

–  процессор Intel Core i5 (мощность 77 Вт);

–  ОЗУ - 8 Гб;

–  винчестер - 1 Тб;

–  видеокарта – Radeon HD 4870 1 Гб;

–  блок питания 700 Вт;

3)  Принтер EPSON Stylus CX4300:

–  принцип печати – струйный;

–  максимальная потребляемая мощность - 35 Вт.

2.  Опасность воздействия электрического тока на организм человека

В процессе эксплуатации электроустановок человек находится в зоне воздействия электромагнитного поля, а также может оказаться под воздействием электрического тока, прикоснувшись к незащищенным проводникам. Такое воздействие крайне опасно, так как может привести к тяжелым последствиям или летальному исходу.

По степени воздействия на человека различают следующие виды токов (согласно [14]):

–  Ощутимый ток - Электрический ток, вызывающий при прохождении через  организм  ощутимые раздражения.

–  Неотпускающий ток - Электрический ток, вызывающий при прохождении через  человека непреодолимые судорожные сокращения мышц  руки, в которой зажат проводник.

–  Фибрияционный ток - Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца.

Наиболее опасны для человека неотпускающий и фибриляционный токи. В первом случае он вызывает мышечные судороги, которые не позволяют человеку самому оторваться от проводника, что может привести к летальному исходу или значительным повреждениям кожного покрова и некоторых органов в следствие его длительного воздействия. Фибриляционный ток называется так потому, что вызывает фибрилляцию сердца – нарушение скоординированного сокращения мышечных волокон сердечной мышцы, что приводит к остановке дыхания, а затем и сердца. Чаще всего смертельные исходы наступают от напряжения 220В и ниже. Именно низкое напряжение заставляет беспорядочно сокращаться сердечные волокна и приводит к моментальному сбою в работе желудочков сердца.

В результате поражения человека электрическим током могут возникать электротравмы, такие как:

–  Электрический удар;

–  Электрические ожоги;

–  Электрические знаки и электрические метки;

–  Металлизация кожи;

–  Механические повреждения.

Одной из мер, обеспечивающих защиту от воздействия электрического тока, является назначение нулевого защитного проводника (защитное зануление).

3.  Расчет защитного зануления на рабочем месте

Электрическая установка – энергоустановка, предназначенная для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии (ГОСТ ). К ним относится все оборудование ЭВМ, которое представляет для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведения профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением.

Специфическая опасность электроустановок – токоведущие проводники, корпуса ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждают человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека. Результаты такого воздействия могут быть весьма плачевны и в лучшем случае человек может отделаться незначительными повреждениями кожного покрова.

Электропитание ПЭВМ осуществляется от стандартной трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью напряжением Uпит=220 В. В таких сетях для защиты от пробоя на корпус применяется защитное зануление.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением [14].

Рис.1. Схема защитного зануления.

НЗП – Проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или  ее эквивалентом [14]. Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого рабочего проводника, который также соединен с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока, но предназначен для питания током электроприемников, т. е. по нему проходит рабочий ток.

НР – нулевой рабочий проводник (служит для питания электроприемника), подключен к заземленной нейтрале источника питания.

R0 – сопротивление нейтрали, Ом.

Главная задача защитного зануления та же, что и у защитного заземления: устранение опасности поражения людей электрическим током при замыка­нии на корпус. Принцип действия защитного зануления состоит в следующем: оно превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, то есть замыкание между фазным и нулевым про­водами, в результате чего создается большой ток, способный обеспечить срабатыва­ние защиты, тем самым автоматически отключив поврежденную установку от питающей сети. Плав­кие предохранители или автоматические выключа­тели, устанавливаемые перед потребителями энергии для защиты от токов короткого замыкания и являются этой самой защитой. Скорость отключения по­врежденной установки (время с момента появления напряжения на корпусе до момента отключения уста­новки от питающей электросети) составляет от 5 до 7 секунд при защите установки плавкими предохранителями и 1–2 с при защите автоматами.

Расчет:

, где:

Iкз – сила тока короткого замыкания, А;

Uф – фазное напряжение, В (~220В);

Rнзп – сопротивление нулевого защитного проводника, Ом;

RT – сопротивление фазного провода, Ом (~ 0,413 Ом – по паспорту).

, где:

r – удельное сопротивление материала проводника, Ом·мм2/м;

s – площадь поперечного сечения, мм2;

l – длина проводника, м.

Для расчетов возьмем медный проводник длиной 20 м с площадью поперечного сечения 2 мм2, удельное сопротивление меди: Ом * мм2/м:

:

.

Затем определяем Iкз:

79,65 Ом.

Теперь по значению IКЗ можно определить с каким IНОМ необходимо в цепь питания ПЭВМ включить автомат:

, где к – коэффициент качества защитного устройства.

к = 3 (для защитного автомата типа электромагнитного расщепителя);

.

Таким образом, для защиты от поражения электрическим током в случае короткого замыкания или других причин в цепи питания ПЭВМ необходимо поставить автомат с Iном = 27 А.

4.  Шум

Шум – любой нежелательный звук, который представляет собой беспорядочные колебания различной физической природы. Уровень шума измеряется в децибелах.

В соответствии с ГОСТ “ССБТ. Шум. Общие требования безопасности”, допустимые уровни шума представлены в табл. 3.7.

Таблица 1. Допустимые уровни звукового давления и звука на рабочих местах:

Рабочие места	Уровень звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука, дБ
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Программистов вычислительных машин	71	61	54	49	45	42	40	38	50

На рассматриваемом месте работы на оператора ПЭВМ действует непостоянный прерывистый шум, который, согласно [15], следует подразделять на:

–  колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

–  прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

–  импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука, измеренные в дБ АI и дБ А соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера по ГОСТ 17187, отличаются не менее чем на 7 дБ.

К нему относятся шум, производимый вентиляторами систем охлаждения ПЭВМ и машинами, проезжающими по дороге, проходящей под окнами. Такой шум ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации (слежение, сбор информации, мышление).

Вывод

В главе перечислены факторы, которые могут возникнуть при выполнении дипломной работы, причины их возникновения и меры по предотвращению или снижению их негативного воздействия на работника. Для защиты от поражения электрическим током был произведен расчет защитного зануления (в цепь питания ПЭВМ необходимо включить автомат с А).

Г. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.  Источники электромагнитного излучения

Линии электропередач, электрические подстанции, находящиеся вблизи жилых домов, радиовышки, спутниковые антенны и другие устройства, создающие сильное электромагнитное поле, могут негативно влиять на здоровье человека. Для обеспечения его защиты разработаны специальные нормы, регламентирующие допустимое расстояние, на котором может находится человек от источника излучения, а также допустимую величину электромагнитного излучения [16]. Стандарт устанавливает допустимые уровни электромагнитного поля (ЭМП) на рабочих местах персонала, осуществляющего работы с источниками ЭМП, и требования к проведению контроля.

Но больше всего мы проводим время рядом с приборами, размеры которых, казалось бы, не слишком велики для создания сильного электромагнитного излучения. Однако опасность состоит не в силе воздействия, а в его продолжительности. К таким источникам можно отнести в основном аудио-видео и бытовую технику. Наиболее существенное влияние на человека оказывают СВЧ печи, мобильные телефоны, компьютеры и телевизоры, игровые консоли.

Обычно СВЧ печи работают в течение непродолжительного времени, а телевизоры находятся на безопасном удалении от зрителя, но сказать то же самое о компьютерах и мобильных телефонах нельзя.

Мы живем в то время, когда активно развиваются информационные технологии, и сейчас мобильные телефоны и компьютеры есть у большинства людей. Более того, многие проводят за последними достаточно большой период времени (в основном это время приходится на рабочее). Опасность этого состоит в том, что человек проводит за компьютером продолжительное время и на близком расстоянии, а также подвергается излучению, исходящему сразу из нескольких источников (ИБП, монитор, системный блок).

Сегодня системы сотовой радиосвязи получили широкое распространение. За рубежом по темпам развития они значительно опережают другие виды телекоммуникаций. Важной отличительной особенностью этих беспроводных систем является возможность весьма эффективного использования выделяемого для их работы радиочастотного спектра. Благодаря этому можно обеспечить связью значительное число абонентов, что имеет важное значение для крупных городов и районов с высокой плотностью населения. В настоящее время системы сотовой связи внедряются и в России.

В работе этих систем используется следующий принцип: территория города (района) делится на небольшие зоны (соты) радиусом 0,5 - 2,0 км, в центре каждой зоны располагается базовая станция, обслуживающая в данной соте мобильные станции. К последним относятся автомобильные и ручные радиотелефоны.

Системы сотовой радиосвязи работают в интервале радиочастот от 400 до 1200 МГц. Максимальная мощность передатчиков базовых станций, как правило, не превышает 100 Вт, коэффициент усиления антенныдБ. Мощность передатчиков автомобильных станций 8 - 20Вт, ручных радиотелефонов 0,8 - 5 Вт.

Воздействию электромагнитных излучений (ЭМИ), создаваемых системами сотовой связи, могут подвергаться лица профессиональных групп, работа которых связана с источниками ЭМИ (персонал базовых станций, связисты, диспетчеры, работники ГАИ, пожарной охраны, такси и др.), население, проживающее в непосредственной близости от базовых станций, пользователи радиотелефонов.

Режим облучения различных контингентов лиц имеет некоторые особенности: лица, профессионально связанные с источниками ЭМИ, подвергаются воздействию в течение рабочего дня, население, проживающее в непосредственной близости от базовых станций - до 24 часов в сутки, пользователи радиотелефонов только во время телефонных разговоров. При этом облучение ЭМИ непрерывного режима генерации носит характер нерегулярно повторяющихся сравнительно кратковременных сеансов, разделенных более или менее продолжительными паузами. По данным социологической службы «Мониторинг» 85 % населения тратят на телефонные разговоры не более 1 часа в день. [11]

Большую опасность для человека представляют электрораспределительные подстанции, которые, зачастую, вопреки существующим нормативам по их минимальному удалению от жилых зон, находятся слишком близко к домам. Результатом такого «соседства» обычно бывают постоянные головные боли у жильцов, недомогание, тошнота. Более того, большая часть радиоэлектроники работает некорректно в условиях повышенного ЭМИ.

2.  Влияние электромагнитного излучения на организм человека

Уровень электромагнитного излучения, даже не вызывающий теплового воздействия, может повлиять на важнейшие функциональные системы организма. К наиболее уязвимой большинство специалистов относят нервную систему. Механизм воздействия следующий: установлено, что электромагнитные поля нарушают проницаемость клеточных мембран для ионов кальция, в результате нервная система начинает функционировать неправильно. Кроме того, переменное электромагнитное поле индуцирует слабые токи в электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей. Спектр вызываемых этими процессами отклонений весьма широк — в ходе экспериментов фиксировались замедление реакции, ЭЭГ головного мозга, депрессивные проявления, ухудшение памяти и т. д.

Также подвержена влиянию иммунная система. Экспериментальные исследования показали, что у животных, облученных ЭМП, изменяется характер инфекционного процесса — его течение отягощается. Есть основания считать, что при воздействии ЭМИ нарушаются процессы иммуногенеза, чаще в сторону их угнетения. Этот процесс связывают с возникновением аутоиммуннитета.

Эндокринная система тоже попадает под влияние ЭМИ. Исследования показали, что при действии ЭМП, как правило, происходила стимуляция гипофизарно-адреналиновой системы, что сопровождалось увеличением содержания адреналина в крови, активацией процессов свертывания крови и, как следствие, возрастает нагрузка на сердечнососудистую систему организма.

Изменения в нервной системе видны невооруженным глазом. Основными признаками расстройства являются раздражительность, быстрая утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна, общая напряженность, люди становятся более суетливыми.

Можно также отметить нарушения со стороны сердечнососудистой системы. Изменения проявляются в изменении пульса и артериального давления. Отмечаются фазовые изменения состава периферической крови.

Для предотвращения или снижения негативных воздействий необходимы: регулярные прогулки на свежем воздухе, проветривание помещения, занятия спортом, соблюдение элементарных правил работы с источниками ЭМИ, работа с исправной техникой, которая удовлетворяет всем стандартам безопасности и санитарным нормам.

Вывод

В данной главе было рассмотрено воздействие электромагнитного излучение на человека и перечислены основные источники этого излучения. Так как диплом выполняется на компьютере, то в качестве защиты от ЭМИ излучения стоит соблюдать суточные нормы нахождения за ним, а также производить работу с перерывами 10-15 минут в час.

Д. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ НА ЭВМ

1.  Интерфейс программы

Интерфейс программы состоит из следующих элементов:

1)  Главное окно. В нем выбирается исходный и выходной файлы через ручной ввод пути или через диалоговое окно выбора файла;

2)  Форм для ввода переменных, вызов которых реализован через соответствующие кнопки. Так как в выходном файле имеются переменные, задаваемые вручную, было решено сделать меню с формами для их заполнения;

3)  Кнопок «Прочитать» и «Экспорт». При нажатии первой кнопки считывается исходный файл и затем разбивается на рабочие массивы. При нажатии второй кнопки по указанному пути формируется выходной файл. Стоит обратить внимание, что экспорт возможен лишь тогда, когда заполнена вся необходимая информация (характеристики типов материалов и пр.).

Рис.1.1. Главное окно программы.

Рис.1.2. Окно ввода информации об обобщенных элементах.

Рис.1.3. Окно характеристик типа материала платы/пластины.

В окне ввода информации об обобщенных элементах (рис.1.2) вводится масса и коэффициент заполнения обобщенного элемента.

В окна характеристик типов материалов для платы (рис.1.3) и стержневых элементов (рис.1.4) заполняется описание материала. При закрытии и повторном открытии всех окон, введенная ранее информация сохраняется. При Нажатии кнопки «OK» вся информация заносится в массивы, которые, в дальнейшем, записываются в выходной файл.

Рис.1.4. Окно типов стержневых элементов.

Рис. 1.5. Окно выбора материалов для плат.

Рис. 1.6. Окно выбора материалов стержней.

В окне выбора материалов плат и стержней выбираются номера описанных ранее в соответствующих окнах (рис.1.3 и 1.4). В окне выбора материалов стержней есть возможность выбрать 1 материал для всех стержней. Для этого необходимо отметить «Один материал для всех» и ввести в первое поле необходимый номер, который будет записан для всех стержней. В случае, если количество стержней больше размеров окна, появится полоса прокрутки.

Рис.1.7. Окно ввода общего описания конструкции.

2.  Тестовый пример

В качестве тестового примера был подготовлен чертеж конструкции РЭА (рис.2.1), который будет использоваться в качестве входных данных. Подробнее о методике подготовки чертежа см. часть А, пункт 7.2.

Далее запускаем программу и выбираем пути для входного и выходного файлов (рис.1.1), после чего нажимаем кнопку «Прочитать». Таким образом, информация о количестве плат, обобщенных элементах, стержнях и пр. была записана в рабочие массивы программы. Теперь необходимо заполнить информацию о типах материалов и обобщенных элементах, выбрать материалы для плат и пластин (рис.1.2 – 1.7).

Рис.2.1. Исходный чертеж конструкции.

После того, как необходимая информация внесена, можно экспортировать ее в выходной файл, нажав кнопку «Экспорт». Сформированный файл представлен в Приложении 1.

3.  Пример экспорта конструкции РЭА

В качестве исходной конструкции была взята стенка корпуса РЭА. (рис.3.1). Каждая плата крепится к ней при помощи 4 стержней, расположенных на углах. В результате подготовки исходного файла была нанесена глобальная сетка, выделены обобщенные элементы, узлы креплений и контрольные узлы. Подготовленная конструкция представлена на рис.3.2.

Затем в программе указываются пути к исходному и выходному файлам и вносятся необходимые дополнительные данные, описанные в пункте 9.1 части А. Выходной файл представлен в Приложении 2.

Рис.3.1. Чертеж конструкции РЭА. Слева - плата генератора, справа – устройство выравнивания.

Рис.3.1. Чертеж подготовленной для экспорта конструкции.

Заключение

Разработанное программное обеспечение (ПО) и методика подготовки чертежа для обработки программой полностью соответствуют поставленной задаче. Благодаря данному проекту время, необходимое на подготовку данных для расчетов, сократилось в несколько раз, что позволило ускорить проведение анализа конструкции РЭА и оперативно вносить в нее изменения.

Подготовка данных стала значительно проще благодаря использованию САПР AutoCAD, так как появилась возможность визуально контролировать подготовку данных, а автоматизация процесса обсчета узлов, плат и других элементов избавила пользователя от долгого и нудного ручного ввода каждой координаты, нумерации узлов, линий глобальной сетки и прочего.

Программа была опробована на реальной конструкции и результаты ее работы соответствуют структуре программы расчетов.

Список использованной литературы

1.  Официальный сайт Solidworks-Russia. Проектирование РЭА и электротехника. http://www. *****/index. php? option=com_content&view=article&id=18&Itemid=40;

2.  Официальный сайт Autodesk-Russia. Технологии проектирования. Продукты. DWG. http://www. *****/adsk/servlet/item? siteID=871736&id=;

3.  AutoCAD 2012 DXF Reference. Autodesk, 2011 г.;

4.  Ильинский РЭА и прецизионного оборудования от динамических воздействий.-М.: Радио и связь, 1982.-296 с.;

5.  Зенкевич конечных элементов в технике: Пер. с англ. - М.: Мир, 19с.;

6.  "Применение метода конечных элементов", М, "Мир", 1979 г.;

7.  и др. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник. М.: Машиностроение, 1989.-520 с.;

8.  , «Отладка и тестирование приложений в среде Visual Studio 2005», Ульяновск, 2008 г.;

9.  Библиотека официальной технической документации MSDN Microsoft. Общие сведения об отладчике: Точки остановки. http://msdn. /ru-ru/library/4607yxb0.aspx;

10.  Библиотека официальной технической документации MSDN Microsoft. Окна переменных. http://msdn. /ru-ru/library/4dt5w8ta. aspx;

11.  Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи. ГН 2.1.8./2.2.4.019-94;

12.  Макс Шлее. «Qt 4.5. Профессиональное программирование на языке С++», Санкт-Петербург, 2010 г.;

13.  ГОСТ 12.0.002-80*, «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Термины и определения.»);

14.  ГОСТ 12.1.009, «ССБТ. Электробезопасность. Термины и определения»;

15.  ГОСТ 12.1.029, «ССБТ. Средства ми методы защиты от шума. Классификация»;

16.  ГОСТ 12.1.006-84, «ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот».