автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электрические сети и устройства для питания ручного электроинструмента высокого (220В) напряжения в судостроении

САНКЪ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 621.313; 333.027.4; 65-213, 32(088.8)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПИТАНИЯ РУЧНОГО ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА ВЫСОКОГО (220В) НАПРЯЖЕНИЯ

В СУДОСТРОЕНИИ. Специальность 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование.

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о л

На правах рукописи

Солуянов Павел Васильевич

Автореферат

Санкт-Петербург 1997 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском морском техническом университете на кафедре электротехники и электрооборудования судов.

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Ю.Н.КИРЕЕВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В.В.САХАРОВ; кандидат технических наук «уа Н.А.ЛАЗАРЕВСКИЙ.

Ведущая организация - ГТ1 «Адмиралтейские верфи».

Защита состоится 22 декабря 1997 г. в 14 ч. в Акт. зале на заседании специализированного ученого совета Д 053.23.02 по присуждению ученых степеней кандидата технических наук при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, С-Петербург, улица Лоцманская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим посылать в адрес ученого специализированного совета.

Автореферат разослан 20 ноября 1997 г.

Ученый секретарь

специализированного совета /

доктор технических наук, А / профессор А.Н. ДЯДИК

Общая ха рагстсрпстика работы.

Актуальность темы. Перэд судостроительной промышленностью стоят актуальные задачи повышения техшгчесюго уровня и качества выпускаемых судов, использование технологий, сокращающих затраты, продолжительность их постройки и оСеспечнвамщнх безопасные условия трэда судостроителей. В судостроения согласно ОСТ 5.0241-78 «Безопасность труда при стронтельстге я ремонте судов» большинство е.1Дов работ выполняется с применением ручных переносных мапп® (РПМ), для функционирования юторых используется сжатый воздух н электрический ток напряжением ¿42 В, для полученья ¡1 передачи которых необходимо специальное оборудование: компрессоры, дппга-тель- бегаоляториые установки, резиновые шланга, кабели, преобразователи, трансформаторы, втаричныг обмотки которых не имеют электрической связи ни с первичными обмоткам!^ ни с землей.

Несравненно более перспективным с точки зрения сокращения *шрат на производство объемов ручного труда, использования более мощного, производительного и вместе с тем относительно легюго РПМ, обеспечивающего лучшие санитарно-гигиенические условия труда, является путь расширенного пря-менения в судостроении ручного электроинструмента напряжением переменного тока 220 В. Об этом на основзшга выполненных НИР в ЦНИИ СЭТ по теме «Искра-86», посвященным разработке принципиальных вопросов системы зз-пиггы при питании РДМ при работе его на напряжении 220 В 50 Гц на судах в производственных условиях, говорилось в решен™ Министерства судостроительной промышленности №П21/ 2061 ас 20.05.88 и ставилась задача скорейшего внедрения в отечественном судостроении высказанной идеи.

Многообразие РПМ для выполнения работ на строящихся и ремонтиргугв?-судах требует одновременного наличия на них различных временных сетей эяеэтроснабзйеиия в соответствии с ОСТ 5.0241 -78 и " Правилами устройства электроустановок (ПЭУ)", сборудо&31гия для генерирования, преобразования и распределения электроэнергии: -380/220В 50 Гц; -127 В 50 Гц; ~36 Ь 50 ¡Гц; -12 В 50 Гц; -220 В 200 Гц; -127 В 200 Гц; -36 В 200 Гц; -12 В 200 Гц дня питания электроинструмента, средств технологического оснащения (СТО) систем освещения и вентиляции, сварочного оборудования и т.д.

Наличие временных сетей электропитания систем вентиляции и освещения -Зх 220 В 50 Гц с изолированной нейтралью на заказе, а также основных систем электроснабжения цехового оборудования -3x380/220 8 50 Гц с глухо-заземленной нейтралью определяет необходимость разработки универсального блока защиты (БЗ), рассчитанного на работу в однофазных сетях питания электроинструмента напряжением -220 В 50 Гц. Использование такого высокого напряжения (—220/380 В 50 Гц) в первичной сети распределения элекгроэнер-

гни позволяет сократить расход кабеля, уменьшить его сечение и связанные с этим капитальные и эксплуатационные затраты .

Реализация вышеназванного решения о необходимости применения электроинструмента напряжением 220 В 50 Гц была связана с разработками специалистов-сотрудников лабораторий электросезопзсности ЦНИИ СЭТ, ГНЦ НИИ ТС, соответствующих кафедр СПбГЭТУ, СПбГМТУ блоков защиты (БЗ), устройства защитного отключения (УЗО) как основного элемента в системе защиты работающего с электроинструментом в аварийных ситуациях, вызванных

- нарушением изоляции электроинструмента;

- нарушением изоляции токоведущего кабеля.

Эта система должна быть разработана для использования ка судах и в цехах судостроительных л судоремонтных заводе-а.

Питание эдекгроинстр> мента к СТО ка повышенной частоте (42 В 200 Гц) осуществляется с помощью преобразователей напряжения к частоты (380(220) В 50 Гц / 42 В 200 Гц). Оиыт эксплуатации преобра зователей частоты в цехах ГП "Адмиралтейские верфи" указывает на низкую надежность и большие неудобства при нх эксплуатации.

Вышеизложенное показывает, что проблема создания, исследования системы электроснабжения напряжением 220 В 50 Гц и устройств защитного отключения, методов и методик проектирования систем к устройств, а также сетей в снсгсме электроснабжения электроинструмента напряжением 220 В 50 Гц для использования на судах, на судостроительных или любых других предприятиях машиностроительного профиля является актуальной научно-тсхни-ческой задачей.

Цель диссертационной работы заключается в разработке и исследовании методов и методик рассчета устройств систем электроснабжения элсктроннст-румеига напряжением 220 В 50Гц в судостроении. обеспечивающих сокращение затрат, повышение производительности, улучшение сашгтарко-гигиеничес-кях условий труда, обеспечении требуемой электро- и пожаробезопасности.

Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи:

- выполнен анализ использования в судостроении электроинструмента на 220 В 50 Гц. УЗО н состветстввд выпускаемых УЗО специфическим требованиям судостроительного производства, на основании которого доказано, что сформулированная научно-техническая задача - комплексная, заключающаяся б необходимости решения схемотехнической и конструктивной задачи создания УЗО. отвечающих специфическим для условий судов требованиям пожара н элсктробе юпасности, построения оптимальных сетей электроснабжения электроинструмента на судах и в цехах предприятия;

«{юрмулированы и .решены задачи проектирования оптимальных сетей электроснабжения ручного •электроинструмента на 220 В 50 Гц на судах и цехах судо'шюда;

-разработана математическая модель и предложен метод решения задачи оптимизации затрат на подготовку производства для конкретных заказов ¡¡рн использовании электроинструмента на 220 В 50Гц с двойной изоляцией и с УЗО;

-разработана математическая модель и метод решения задачи оценки электро- и пожаробезопасное™ при использовании электроинструмента с двойной изоляцией и с УЗО.

Научная нозизна результатов работы состоит в том, что в ней -обоснована необходимость системного комплексного подхода к решению сформулированной в настоящей работе научно-технической проблемы, заключающемся во взаимосвязанном решении частных задач - создания УЗО. отвечающих специ^че-.'ким для судостроения требованиям пожаро- и электробе-зопаснс-сти;

-обоснована необходимость построения оптимальных сетей электроснабжения переносного ручного электроинструмента на 220 В 50 Гц на судах и в цехах предприятий;

-разработаны впервые методики проектирования и расчеты элементов систем электропитания и защиты электроинструмента в сетях напряжением 220 В 50 Гц нз судах и в цехах суаозаводов;

-разработаны впервые математические модели и методы оценки элекгро-и пожаробезопасности использования электроинструмента напряжением 220 В £, цехах предприятий на строящихся и ремонтируемых заказах.

Методы исследования. Проводимые в работе аналитические исследования основаны на использовании теоретических основ электротехники, теории вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания, математическое, статистическое и имитационное моделирование. Результаты теоретических разработок и моделирования проверялись на материалах натурных экспериментов и опытной эксплуатации на объектах ГП «Адмиралтейские верфи».

Практическая ценность работы заключается в том, что созданные новые образцы УЗО, как обязательные элементы защиты з исследуемой системе электроснабжения на 220 В 50 Гц. обеспечивают электро- и пожаробе ¡опасность в системах электроснабжения с изолированной и с глухо-заземленной нейтралью, успешно проходят опытную эксплуатацию и будут предложены для реализации в судостроении и на предприятиях машиностроительного профиля методики расчета элементов и типовые схемы систем электроснабжения доведены до уровня типовой конструкторской документации. Множенное позволяет обеспечить повышение производительности , сокращение затрат на подготовку производства и улучшение санитарно-гигиенических условий труда . электро- и пожаро-бсзопасность при использовании электрических переносных машин ¡1 класса на напряжение ~229'В 50 Гц . в том числе в особо опасных помещениях на

строящихся и ремонтируемых судах, в цехах судостроительных предприятий , предприятий машиностроительного профиля.

Реализация работы. Результаты работы в виде типовых схем электроснабжения электроинструмента на 220 В 50 Гц на строящихся и ремонтируемых судах и в цехах предприятий, опытные образцы УЗО," методики расчета параметров и элементов сетей, модели электропотребления ручным переносным электроинструментом используются на ГП «Адмиралтейские верфи», а также в учебном процессе СПб ГМТУ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: ^

- Региональной научно-технической конференции, СПб ГМТУ (с международным участием), 19-23 мая 1997 г., г. С-Петербург;

- Всероссийской научно-технической конференции «Траьском-97», С-Пс-тербург, 1997г.;

- На заседаниях кафедры электротехники и электрооборудования судов при обсуждения хода и итогов НИР, при утверждении учебных планов дисциплин «Технология монтажа электрооборудования «, «Проектирование электроэнергетических систем».

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 публикациях.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения, списка использованных источников, приложения. Основная часть работы содержит страниц машинописного текста, рнсунгав, таблиц, списка использованных источников из наименований. Приложения ссдержат

страниц.

Основными положениУвыносимыми на защиту fявляются:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение принципов обеспечения электро- и пожаробезопасное™ при работе ручным переносным электроинструментом на 220 В 50 Гц в особо опасных и сырых помещениях на объектах судостроения;

- математические модели оценки в процессе проектирования качества сетей с изолированной и i лухо-заземленной нейтралью для питания электроинструмента на 220 В 50 Гц на судах и в цехах предприятий;

- математическая модель и метод решения задачи оценки электро- и пожаробезопасное™ при использовании электроинструмента с двойной изоляцией и УЗО;

- математическая модель и метод решения задачи оптимизации затрат на подготовку производства при использовании электроинструмента с двойной изоляцией и УЗО;

- методики проектирования и расчеты элементов систем электропитания и защиты электроинструмента в сетях напряжением 220 В 50 Гц на судах и в цехах судозаводов.

Содержание работы.

Изучение затрат и факторов, сопутствующих использованию в качестве ручного инструмента пневмо- и электроинструмента показывает, что при использовании РЭИ трефется затрачивать меньше физических усилий, т.к. РЗИ обладает меньшими габзритами при той же мощности , меньшей шумностио. Кроме того, воздух для якевмоинструмекга стоит в 10 раз дороже электроэнергии (на май 1996 года), система воздуховода загрязняется, забивается конденсатом, масляными взвесями. Этими взвесями, вылетающими из воздуховода, загрязняется обрабатываемая поверхность стальной обшивки судна, что недопустимо в большинстве случаев для реализации запланированного технологического процессе (например, окраски поверхности).

Анализ современного состояния применения ручного электроинструмента (РЭЩтГЙЙостроенки используются четыре типа электродвигателей (ЗД):

однофазные коллекторные частотой 50 Гц, трехфазные асинхронные частотой 200 Гц, однофазные асинхронные частотой 50 Гц, коллекторные постоянною тока.

Несмотря на то. что ОСГ 5.0241-78 «Безопасность труда при строительстве и ремонте судов» и ПУЭ в судостроении разрешает применять РЭИ только 1П класса . т.е. на 1К42 В, всё ж с 1988 года получено разрешение официальных организаций Правителмггва на использование в РЭИ электрических машин И класса, т.е. на 1!<220 В для сстей постоянного тока к и< 380В переменного тока. Питание РЭИ электроэнергией повышенной ( 200Гц) частоты, осуществляемо е с помощью преобразователей частоты (ПЧ) и напряжения, связан со снижением надёжности работы всей системы. Это убедительно было показано в результате анализа опыта эксплуатации ПЧ в цехах ГП «Адмиралтейские верфи». Так. ПЧ установленные а цехе №10, проработали в течение I ...3 месяцев. отказали и в дальнейшем не использовались.

Таким образом, можно утверждать, что в настоящий период а результате изменения экономических отношений и с учетом современного развития преобразовательной техники в процессах промышленного производства проблемы широкого применения РЭИ на 220 В 50 Гц в судостроении становятся актуальными отраслевыми и требуют практической реализации. В связи с тем, что действующими правилами по элсетробе ¡опасности /ПЭ и Г1ТБ/ применение выпускаемого промышленностью РЭИ с двойной изоляцией без дополнитезьиых технических средств защиты шпрещено. обеспечение гзночыми является первоочередной научно-технической проблемой.

Во втором разделе дается научно-техническое обоснование схемотехнических и конструктивных решений технических средств защиты при работе с электроинструментом на 220 В 50 Гц.

Как показывает анализ стоимости выпускаемого РЭИ отечественным и зарубежным производством, цены на РЭИ отечественного производства в 3,0 и более раз ниже, чем РЭИ производства ведущих зарубежных фирм (табл.1).

Таблица 1

Стоимость РЭИ отечественного и зарубежного производства.

Наниеюкниа РЭИ Роеею Г«раеган "БоиГ Германия "Блэк амд Дехх"

Тип РЭИ Старость, ТЫС.р)б. Тга (-ЭИ Стоимость, тыс,р>б. ТЙГ, рэи Стоимость, те.руб.

Сверлильный:

010 ИЭ-1505 200,0 озм-ю 1200,0 КД544Я2 610,0

013 ИЭ-1035 250,С оам-13^3 1800,0 КД1Б4СКЕ 750,0

Перфоратор лЗгкий ИЭ-4718 £00,0 \/ВН2-200 2000,0 кдегмкг 1400.0

Шлифоаальнар. маши не угловая 0180 ИЭ-2107 530,0 С«5 -1Э-160 1600,0 КД-ШЗ 1600.0

Ножницы по лисгу ИЭ-5407 500,0 сксгл £030,0 Р$4-С2 3000,0

Пила дискоаая-65 И35107 430,0 «« 65 2200 КЗ 635Е 1500,0

Необходимость сокращения затрат на подготовку производства диктует целесообразность использования отечественного РЭИ.

Очевидно, что решение проблемы выбора типа РЭИ и обеспечения безопасности его использования требует создания комплексной системы оценки электро- и пожаробезопасное™ с учетом стоимости РЭИ при выполнения требований санитарно-гигиенических условий труда.

Основными мероприятиями, обеспечивающими электробезопаснссть работников, использующих РЭИ. можно предложить те методы, которые реагируют на изменение токов утечки 1у :

-электрическое разделение цепей; -защитное заземление;

-экранированные кабеля, применение защитной проводящей оплётки (для снятия однофазного замыкания);

-применение УЗО, обладающих достаточно высоким быстродействием и кеобходкмой чувствительностью, что позволяет обеспечить требуемую электро- и поясаробезояасность.

Решение этих и других, связанных с ними научно-технических задач, осуществлено в последующих разделах рзбогы.

Список НТД включающий требования по применению электроинструмента в различных областях жизнедеятельности в России, содержит 15 наименований. В ¡шх указываемся, что применение двойной изоляции у ЭИ является одним из возможных мероприятий по обеспечению элеетробезопасности, раз-коправные с защнпшм заземлением, занулением и защитным отключением. Это означает, что ЭИ с двойной изоляцией не требуется заземлять, заиулять или снабжать устройством защитного отключения (УЗО). Исследованиям!! ВНИИ промэлектромонгаж, зарубежных фирм Германки, Англии, CUiA газнстгтару-ется возможность применения для РЭИ напряжения 220 В с двойной изоляцией при условии установки разделяющих!, трансформаторов для электроснабже ния ЗИ. Ливии электропитания ЭИ должны иметь автоматический когггроль изох<н(ии с защитным отклкмеиием.

Устройства защитного отключения осуществляют защиту человека путем ограничения величины н длительности протекции тока через тело человека. Таким образом, в основе действия УЗО лежит принцип обеспечения высокого быстродействия (времени срабатывания- tcp) с } четом известных саяитарио-гигиеничесхиХтк уровню токов (I уставки срабатывания) через тело человека. Учитывая особую важность стоящей перед УЗО задачи - защиту человека от поражетяя электрическим тогам, к УЗО предъявляются требования обеспечения высокой стабильности и надежности, селективности действия и минимального числа ложных срабатываний. Приуменьшении 1уст. УЗО растет их злекг-ро'заааггная эффективность, но при этом возрастает ¡вероятность их ложных отключений, что ведёт к снижению надёжности электроснабжения. Это противоречие между Электра защитной эффективностью и эффективностью электроснабжения можно преодолеть повышением помехоустойчивости УЗО н снихс-нием уровня естественных токов утечки за счет увеличения Низ сети. Ток срабатывания УЗО, т.е. 1уставки. является суммой тока утечки через проводимость изоляции сети и прозодимость человека, величина которых определяется пара • метрами сети Rn3. Сиз и человека Rh. Следовательно, ток через человека составляет лишь часть тока уставки.

На рис. 1 приведена эквивалентная схема однополюсного прикосновения человека, т.е. прикосновения в сетях питания РЭИ на судах.

у *«,

И КИ32

Рис.1. Эквивалентная схема однополюсного ггрго&сновения.

В период наибольшего технического развития производства в России выпускалось около 60 тагов УЗО применительно к различным условиям эксплуатации. Однако почти все эти УЗО предназначены для работы в 3-х фазных 4-х проводных сетях с глухим заземлением нейтрали и не пригодны для работы в сетях с напряжением 220 В и изолированных от земли (корпуса судна). Таким образом, УЗО, серийно выпу скаемые промышленностью, не пригодны для применения в судовых условиях и тем более в сетях с напряжением 220 В. Для возможности применения их требуется изменение схемы, конструкции традиционно (фимснявшихся схем подачи к распределения электроэнергии к РЭИ на судах.

Основная научно-техническая задача, решаемая при создании РЭИ на 220 В. - обеспечение должной электро- и пожаробе ¡опасности системы электроснабжения- и самого РЭИ в у словиях работы с РЭИ на судне и в цехе. Повысить уровень электробезопасности возможно при использовании следующих защитных мер:

- увеличением сопротивления изоляции Яич и уменьшения емкости Сс электросети относительно корпуса судна,

- снижением длительности нахождения человека под током ;

- повышением надёжности изоляции :

- снижением вероятности нахождения под напряжением корпуса электрооборудования ;

- повышения сопротивления цегш : рука работающего - земля.

Схема, иллюстрирующая подключение и расположение возможных защитных средств, приведена на рис.2. Эффективность их применения определяется рядом факторов .

1. Компенсаторы токов замыкания илн напряжения прикосновения.

2. Разделяющий трансформатор.

3. Устройство защитного шунтирования.

4. Диэлектрические -защитные средства.

5. Двойная изоляция электроприёмника.

6. Дополнительное заземление (для ЭИ с металлическим корпусом).

7. Заземление через жилу кабеля пигант.

8. Устройство защитного отключения.

Рис.2. Схема применения защитных средств.

В общем случае при защите человека с помощью УЗО или УЗШ до момента срабатывания устройства человек оказывается под напряжением. Вероятность поражения Рпор зависит от надёжности устройств Рузо(Рузш). от вероятности поражения человека током Pnop(Ih) при длительном протекании тока и PnopOhtcrr) - на временном интервале от момента прикосновения до момента срабатывания УЗО -Ют:

Р,ор = Рузо ■ p„or\h) + { 1 - Рузo)-Pnop{hU,im), (1)

В случае применения компенсатора ток» замыкания, вероятность пора же-

Рпорк ~ 'пор (М +(' ~ ^<)

(2)

где Рк - вероятность отказа компенсатора;

Рпэр<!Ьк) - вероятность поражения человека не скомпенсированной частью тока замыкания 1Ьк.

Лри совместном применении УЗО и компенсатора:

Л = Рузо • -Рл^ ^ (! - Рузо ) • Рпор{Ь; 'о„ )■ (3)

В связи с тем, что компенсатор не снижает переходный ток, значение № до момента отключения ;от должек приниматься таким же, как в системе без компенсации.

Если принять, что эффективность каждого средства защиты достаточна для предотвращения элекгротравмы, то при отказе изоляции РЭИ вероятность попадания человека под напряжение Ри будет равна:

р»=П® (4)

1=1

где С^ - вероятность отказов 1- го технического средства защиты.

В случае одновременного замыкання одной фазы на корпус РЭИ, а другой

на землю или корпус судка (?)

1-2

Если одновременно с отказом рабочей изоляции произойдёт замыкание фазы на корпус судна за разделяющим трансформатором, то

Ри = Па. <6)

1-4

Из приведённого следует , что предотвратить поражение человека возможно, применяя от пяти до восьми различных технических средств. Практически же для обеспечения безопасности человека достаточно использовать одно-два технических средств защиты, чш облегчает возможность обеспечения безопасности человека.

Применением компенсаторов емкостной составляющей тока 1ср удается значительно снизить величину тока 1з однофазного замыкания, т.е. тока через человека (схема и векторная диаграмма компенсатора приведены на рис.З.а и З.б. Оптимальный результат достигается при условии равенства индуктивной проводимости компенсатора Ьк и емкостной проводимости Ьс изоляции сети (путем регулировки индуктивной проводимости Ь* дросселя).

-с -в

-А

сл

ц

•и,

КА

4

С

в

ь

а)

б)

Рис. 3 а,б. Схема и векторная диаграмма емкости тока компенсатора.

Значение тока замыкания 1з в этом случае определяется выражением (7). из которого видно, ток замыкания через человека всегда возрастает при увеличении ёмкости сети Сс и угла потерь в изоляции сети и элементах компенсатора

где Сс - изменение ёмкости сети.

Разделяющие трансформаторы являются наиболее простым и эффективным средством повышения электробезопасности. Мощность разделяющего трансформатора должна исключать его перегрузку.

Устройство защитного шунтирования (УЗШ) повышает уровень элекгро-безопасности путем снижения тока, протекающего через человека при однофазном замыкании на корпус (землю). При двухфазных замыканиях срабатывание УЗШ может не только не уменьшить, а, наоборот, увеличить напряжение, приложенное к телу человека Поэтому УЗШ используется как вспомогательное защитное средство в сочетании с другими средствами защиты.

Устройство защитного отключения предназначено для отключения РЭИ. в которых возникла утечка на корпус (землю) вследствие неисправности (пробоя) изоляции или прикосновения человека к токоведущему проводу. В основу разрабатываемых УЗО полагаются схемы, выделяющие напряжения смешения

/

нейтрали источника электроэнергии или ток нулевой последовательности при несимметричном повреждении изоляции фаз сети.

При снижении Яиз ниже Яиз доп. сигнал от измерительного блока усиливается и подаётся на исполнительный орган, воздействующий на отключение контактора повреждённого^ра.

При решении задачи разработки сети питания РЭИ выбор технических средств защиты (ТСЗ) определяется следующими особенностями:

- сеть питания РЭИ является однофазной изолированной от земли;

- РЭИ имеет двойную усиленную изоляцию;

- при повреждениях в сеги питания РЭИ. вызванных уменьшением Яиз сети, повреждением Яиз кабелей и соединительных проводов РЭИ, возможны режимы однополюсного прикосновения человека, однополюсного замыкания на землю, режим короткого замыкания на любом участке сети питания;

- применяемые ТСЗ должны распознавать однополюсное прикосновение человека и с необходимым быстродействием реагировать иа него;

- требуется исключение или резкое уменьшение ложных срабатываний ТСЗ;

- срабатывание ТСЗ не должно приводить к аварийным ситуациям;

- ТСЗ должны обладать высокой степенью надёжности.

С учетом сказанного в качестве ТСЗ для сети питания РЭИ рекомендуется использовать:

- разделительный трансформатор;

- УЗО для каждого или для группы РЭИ.

УЗО для сетей с глухо-заземленной нейтралью должны строится на основе трансформатора тога нулевой последовательности (ТТНГ1) с использованием у силителя разностного тока, элестромагннтнопз размыкателя, цепей контроля н управления.

В УЗО, предназначенных для использования в сетях с изолированной нейтралью. т.е. при искольЗу;'.!»^^ РЭИ на строящичся и ремонтируемых судах:

- требуется иску сственное создание на «нейтрали» потенциала относительно фа 1 для выявления факта протекания тока через тело работающего от любой из фаз на «нейтраль»;

- этот ток должен быть ограничен до величины, безопасной для человека !Ь =■ 15 шА при длительном воздействии и 1Ь= .40 тА при !ср = 20...30 тс.

Проработка возможных принципов удовлетворения названных требований позволила предложить более простые и надежные технические решения, чем в серийно производимых УЗО для сетей первого типа! Так. для выявления факта искажения потенциала «нейтрали» при нестандартных С1ггуациях достаточно двух реле тока (РТ), включенных последовательно. Точка соединения обмоток этих РТ должна быть подключена к «нейтрали». Эти РТ могут выполнять и фу нкцию коммутации РЭИ. Установлен^ два необходимых условия использования таких УЗО:

- для каждого РЭИ необходимо индивидуальное УЗО;

- каждый РЗЙ должен быть гальванически развязан с питающей сетью через разделительный трансформатор;

- корпус УЗО должен выполняться из изоляционного материала или металла при обязательном его заземлении.

При реализации выработанных требований предложено и прешло опытную эксплуатацию на ГП «Адмиралтейские верфи» в цехе №10 УЗО высоюй чувствительности на 220 В 50 Гц на основе только элементов электроники.

Это УЗО содержит электронный ключ SV, выполненный на оптосимисто-ре, реле Y, схему фиксации изменения напряжений ка проводах питания (конденсаторы CI, С2, мосг VD) и схему управления. Достоинством предложенной схемы является:

- высокая чувствительность, выражающаяся в возможности регулирования порога срабатывания вплоть до R срабатывания в 1,0 МОм;

- высокая надёжность, обусловленная отключением РЭИ при нулевом значении тока;

- высокое быстродействие (tor <10 мс);

- обеспечение повышенной безопасности работы с РЭИ (возможно обес-печитъ отключение РЭИ от сети при Ih 5 0,5 mA;

- возможность контроля Rm сети.

В работе отклонено предложение об использовании групповых УЗО для сетей с изолированной нейтралью по следующим мотивам:

- чувствительность групповых УЗО находится в пределах > 5 птА (в то время как в прелагаемой настоящей работе ¿0,5 mA);

-при групповых УЗО необходимо создание на нейтрали «искусственного нуля», причём, для обеспечения требуемой чувствительности УЗО этот «искусственный куль» должен быть достаточно «жестким», т.е^от каждой фазы к нейтрали должен превышать 1сраб. УЗО. Такая сеть по опасности для работающего эквивалентна сети с глухо-заземленной нейтралью, не допускаемой на судах,

- предложенное в работе техническое решение об использовании индивидуальных для РЭИ разделительных трансформаторов повышает условие безопасности работающего.

В третьем разделе исследуются особенности формирования и эксплуатации сетей питания РЭИ в условиях судна и цеха завода. Сеть электроснабжения РЭИ на судах имеет следующие особенности:

- сети прокладываются в особо опасных с точки зрения электробезопасности помещениях;

- сети формируются из стандартных кабелей с резиновой изоляцией, прокладка в защитных кожухах и трубах исклкнается, т.е. повышена вероятность механического повреждения кабелей;

- сеть может подвергаться загрязнению, увлажнению и прочим воздействиям на изоляцию, ведущим к снижению Яиз. Так, на заказах ГП «АВ» Rm

сетей временного электроснабжения £ 4,0 кОм (в аналогичных по составу и количеству потребителей штатных сетях ОСТ 5.6061-71 требует Яиз ^ 40 кОм).

Из-за названных особенностей временных сетей при их эксплуатации могут возникать два вида опасностей:

- поражение человека током;

- ожог человек: электрической дугой или пожар от действия дуги.

В названных ситуациях должно обеспечиваться снятие напряжения в месте прикосновения человека или повреждения изоляции с необходимым быстродействием.

Изолированные от земли (корпуса судна) сети электроснабжения РЭИ по сравнению с сетями с глухо-заземленным нулевым проводом обладают значительно более лучшими характеристиками д ля обеспечения электро- и пожаробезопасное™ на судах и. в цехах судостроительных предприятий. Однако, качество этой защиты, т.е. степень электро- и пожаробезопасности может регулироваться направленным изменением параметров проектируемой сети электроснабжения РЭИ в зависимости от количества и мощности РЭИ. выбранного способа электропитания РЭИ, мощности разделительного трансформатора (трансформаторов), места расположения элементов сети.

Все эти факторы, существенным образом влияющие на электробезопасность персонала, в конечном итоге определяют значения сопротивления изоляции Низ и величины ёмкости С полюсов сети относительно земли. Поэтому в работе оценивается влияние к зазванных электрических и конструктивных показателей элементов сети питания РЭИ на величины К и С между полюсами сети и землёй. В качестве базовой для данного исследования принята предложенная в работе типовая схема электроснабжения РЭИ, для которой эквивалентная и преобразованная схема замещения сети представлена ка рис.4,а и 4,6 соответственно.

*г гт "к

Рис. 4а. Эквивалентная схема замещения сети питания. 16

к к

Рис. 46. Преобразованная схема замещения сети питания электроинструмента.

Для данной сети эквивалентное суммарное сопротивление Я] % полюса сети в функции сопротивлений изоляции её элементов: трансформатора ЯХИТР , кабеля Кхик, электроинструментов определено по (8):

Я

\ИТР ' R\KK "Кцш

(8)

J^ __ tnir I ИЛ 1НП

" 'R\1ITP '^UfK +К\ИН ~{Я\ИТР +К\ик)

где п - количество РЭИ в схеме.

Пригашая во внимание нормируемые величины сопротивлений изоляции электродвигателей Tima АМ или AMO, табельных фидеров в судовой сети,

сопротивление изоляции полюса сети относительно земли - 0,26гС>м при n= 1, и 0,0135 toí.í при п=50.

Суммарная емкость полюса С15: сети питания РЭИ определяется су?.и ,ой емкостей: жил кабеля Ск относительно земли, вторичной обмотки разделяющего трансформатора Стр относительно заземленного корпуса, обмоток ЭЦ РЭИ Сдв. Исследованиями найдены максимально возможные в схемах питания (и в принятой в качестве типовой согласно рис.4,а и 4,61 величины емкостей: жил албеля длиной 1000м относительно оплётжн мкФ, минимум ¿ 0,02 мкФ; об'.:етки,трансформагора <0,2мкФ, а обмоток ЭД РЭИ (определяется по эмпирической формуле Сдв = 0.03 Рдв 101 мкФ. В этом случае при изменении п от 1

до 50 С,^ может изменяться в диапазоне 0,22 + 0,412 мкФ.

Суммарное сопротивление между полюсами сети и землей рзвнс(9).

Z,-

Я,

1.2

(9)

Анализ (9) для возможных граничных значений юмен&эщихся в зависимости от выбранного проектного решения, параметров С15;, п , позволяет

-пра возможном диапазоне 0,22^ С15- ¿0,412 мкФ, Z12S может изменяться в два раза;

•изменение п от 1 до 50 практически не влияет на величж!у ; -при п=1, Низ=0,26 ^0мгяз£=0,0159|^0м, а при п=50л =0,0135 ком гпг = 0,0062 ЫОм;

-при равномерном изменении ^, Сиз^, например, из-за старения изоляции происходит равномерное изменение 2. и 2,у значения которых в любой момент = ;

-при несимметричном изменении и Ъг из-за внешних воздействий на сеть (прикосновение к/гоковедущему участку человека, механическое повреждение полюса) возникает не симметрия и! и 1)2 между полюсами и землёй (рис. 5а, 56, 5в),

Рис. 5. Эквивалентные схемы (5а и 56) и векторная диаграмма напряжений и, и иг между полюсами и землей. 18

установить, что:

и

Используя предложенный ранее показатель не симметрии и(,и2 в виде коэффициента несимметрии сопротивлений между полюс-зми сети к землёй:

а'ТГ

я/г) ^

К-к)

(10)

Яг-Кг

где - д + ц - уставка срабатывания УКИ; г - внутреннее сопротивление УЗО.

Предельные значения аь в случае касания человека любого полюса определяется выражениями:

(1 I у , ,

Уг Яи)

г**}

• (Н)

+ -Г3) - + -— + -'- +й»-'-Сг г- ¿^Кг Яь Н„)

Для любой работоспособной сети питания >1^ и а^., <1.0. С цел; исключения ложных срабатывании УЗО. необходимо выполнить условие:

аК.т - яли

I

;1 ч 2

! -+--| +М (

Кг И,,;

.П. «

(12)

+ Ю1 - С1

Г^Г

Из (12) следует, что нормальное функционирование УЗО при заданных параметрах сети (ГЦ С) определяется величиной г внутреннего сопротивления УЗО

Предельное значение ёмкости С полюсов сети, при котором возможна работа устройства рекомендуется находить из условия = 1,2«^

1,066 Г ~Т\ 1 у 1,76 г 1. у

Исследования показали, что Сшах, при шторок невозможно выявить однополюсное касание человека, существенно больше реально-возможных и фактических ёмкостей полюсов сетей. Причём г УЗО может быть в пределах:

0,2 <.г<, 159200 кОм для нормируемой величины Лн=400к0м.

Другим принщшо.м, на котором может быть построена схема УЗО, является сравнение и, и и2 с нормируемым напряжением.

Здесь возможен ряд схемотехнических решений, однако следует иметь в виду, что введение в схему УЗО дополнительных элементов снижает надёжность УЗО. Кроме того, подобные схемы реагируют на изменение ис.

В четвёртом разделе разработана математическая модель оценки электро-безопасносгк.

Здесь показано, что количественная оценка и повышение безопасности при работе с РЭИ на напряжение ~220В в условиях судостроения - одна из основных задач подготовки производства. Однако, до недавнего времени (а именно, до разработок профессора И.А.Рябинина) не существовало теории безопасности технических систем. И.А.Рябинин показал, что понятие «безопасный объект» неадекватно понятию «надежный и живучий объект», а надежный объект - не всегда безопасен. Концепция логико-вероятностной теории безопасности наиболее адекватно отражает условия использования РЭИ с УЗО в судостроении. Множество во цейстБующнх факторов окружающей среды, разветвленность временных сетей электроснабжения РЭИ. психофизиологическое состояние работающих с РЭИ. и др. аспекты диктуют необходимость рассматривать безопасность работы с РЭИ не только с обших позиций возможности отказа УЗО. но и с учетом расчета риска возникновения аварийных и опасных состояний структурно-слсжных систем, базирующихся на логическом представлении развития опасных состояний и математических методах вычисления истинности функций алгебры логики (ФАЛ). Логико-зероятностныс методы исследования и оценки безопасности позволяют объективно выявлять наиболее опасные места в системе электроснабжения, причины и инициирующие условия (ИУ). Дадим описание опасных состояний системы (ОСС) электроснабжения РЭИ с помощью дерева опасных состояний (ДОС) путём перебора всевозможных со-

стояния системы «сверху вниз»: от конкретного ОСС к тем причинам, которые способны его вызвать^ т.е. к ИУ - отказам, поломкам, нарушениям правил эксплуатации, ТБ и т.д.

По результатам полученного ДОС для типовой системы электроснабжения составим логическую функцию опасности этой системы (ФОС) с помощью кратчайших путей опасного функционирования (КПОФ). КПОФ представляет

собой конъюнкцию <рI ИУ г., га) одну из компонент которой нельзя изъять, не нарушив опасного функционирования системы:

(14)

где -множество ИУ, соответствующих данному 1-му КПОФ;

КПОФ- один из возможных вариантов попадания системы в опасное состояние, т.е. один из вариантов набора ИУ(2.), приводящих к появлению опасности (абсолютно необходимых для данного варианта поражения током),

г. =1 - если условие произошло;

2.=0 - условие не осуществилось.

3 этом случае минимальное сечение предотвращения опасности (МСПО) - юнъюкхция отрицаний ц/, ИУ 7..%, ни одну из компонент которой нельзя изъять, не нарушив безопасного состояния системы:

где - множество номеров, соответствующих _|-м МСПО;

МСПО - один из возможных способов нарушения опасного функционирования с помощью минимального набора запрещённых условий у .

Таким образом, используя ( ¡/^ или (15). условия опасного (безопасного) состояния системы электроснабжения РЭИ с УЗО можно представить в виде условий опасного (безопасного) функционирования, структура которой представляет параллельное соединение КПОФ (МСПО). Для записи КПОФ (МСПО) предлагается использовать ФАЛ к фу нкциям вероятности (ФВ):

- вероятность опасного состояния

- вероятность безопасного состояния

на основе которых индивидуальные парные и !аше вклады ИУ в опасность системы можно определить

¿1 с ]

где - индивидуальные и парные вклады ИУ в опасность системы.

= = 1} , (19)

^ = р{>Ш = .) , (20)

где Ол' - вероятности опасности системы при отсутствии ¡-го или

го и з-го ИУ (ог< = 0, Б2/ =1).

Предложенная логико-вероятностная теория безопасности дозволяет в первом приближении количественно оценил, важность различных ИУ даже в случае полного отсутствия данных о вероятностях Ог . Эти вероятности могут бьггь заданы законами распределения, например, нормальным, нормально-логическим, экспоненциальным, если известны единичные или групповые случаи их реализации в производственных условиях.

Определение характеристик веса 8 г, осуществляется как

яг = р[&г,-у,{2т)}. (21)

. где - Д7., =» >',(/„ булева разность функций у(2п) по

аргументу Zi;

У/' ■(•?„) - функция, цолученная из исходной путём замены 7л на «1».

Уо1 •(/■„) - то же путём замены на «О».

Парные веса И У

Ч /,'¿1 = ;>Ц ■ >{?■»)} • (22!

где-

Л

Тахим образом, предложенная логико-:<ероятностная теория безопасности позволяет наиболее полно оценить безопасность системы электроснабжения и функционирования РЭИ с УЗО при:

- стандартных условиях функционирования системы;

- внешних воздействиях на систему,

- нарушение правил пользования (правил эксплуатации, правил ТБ);

- логические представления опасных состояний;

- выявление наиболее опасных причин поражения зл.током с помощью характеристик «вклада» и «seca»;

- математические методы вычисления истинности соответствующих функций алгебры-логики.

Блок-схема оценки электробезопасности системы электроснабжения РЭИ с УЗО с учётом влияющих внешних факторов в процессе использования РЭИ многократно проверена при выполнении практических расчетов для чего составлены функции опасных состояний системы с помощью КПОФ, осуществлено ранжирование факторов электробезопаскости, найдены единичные «seca» Hygl...gl4, веса двойных ИУ для типовой сети электросиабзжтшя РЭИ.

В пятом разделе решается задача разработка алгоритма проектирования оптимальных сетей питания РЭИ на 220 В_50 Гц. При этом выполнен прогнозный аналкпгчееккй и экспериментальна * и : на судне анализ потребности в РЭИ в отсеках, танках, строительных районах, на заказе в целом, на цехозых участках и з цехе:

- для цеха судостроительного завода значение абсолютного удельного показателя применения РЭИ составляет р =0; 0,1...0.6 инстр./мг;

- для условий судна р =0.02. ..0.3 инстр.Лм* .

Для определения потребляемой мощности электроинструментом, расположенном в помещениях судна и цеха, предложены и апробированы табличный метод и метод математического модедирояэнля процесса формирования суя-марчой электрической нагрузки при работе РЭИ. Новым научным результатом > привнесённым в первый мстод^яелястся выполненное' по результатам обработки статистических данных уточнение значения коэффициента одновременности работы РЭИ в рассматриваемых условиях. При реализации второго медиа злектрнческие нагрузки на источник электроэнергии. ¡хгашкающке при работе РЭИ. представляются процессом. Моменты включения и отключения есть случайные события, а длительности работы и пауз - случайные ¡зелмчи.чы. Эти свойств;! процесса крайне затрудняют расчет суммарной нагрузки источника аналитическим методом, поскольку аналитические выражения для композиций ра >• пых законов распределения получаются громоздкими и мало приемлемыми для реалнзашш вычислительного процесса. Этн трудности успешно преодолеваются применением метода .'.тематического моделировзнич процесса формирование су ммаркой электрической нагрузки. Для решения поставленной задачи разработан пакет прикладных прзграмм GERMEG, включающий п ссбя:

- программы моделирования режимов отдельных РЭИ и гру пп РЗИ;

- программу магематико-стаггастичесяай обрабопш суммарного графика нагрузки;

- программу вывода и документирования результатов расчётов.

Режимы работы РЭИ моделируются в соотьетстпкк со следующими положениями:

- момент включения РЭИ определяется случайной равномерно распределённой в диапазоне от 0 до Задаваемого значения величиной начальной фазы работы:

Т1= (В-А)*Х1, (23)

где Т1- единичная реализация значения тачальной фазы рабслы; А,В -минимальные и максимальные значения начальной фазы соотвстстескно; XI-случайная величина, равномерно распределённая в диапазоне (0-1,0);

- уровень потребляемой мощности есть величина постоянная;

- длительности работы и пауз равномерно, нормально к логарифмически нормально распределённые случайные величины;

- поскольку электрическая нагрузка но своей природе есть величина непрерывная, а моделирование выполняется на ЭВМ в дискретом алгоритме, принят шаг дискретизации процесса 1 минута. Длительность моделирования процесса может задаваться по вводу в пределах, ограниченных быстродействием и объемами памяти ЭВМ. Современная техника позволяет в течение приемлемого времени обрабатывать массивы чисел с размерностью до сотен тысяч, что избавляет от необходимости рассчитывать доверительные интервалы и вероятности, считая априори достаточной статистическую точность результатов моделирования.

В процессе моделирования вычисляются длительности начальной фазы, работы и пауз, формируется массив чисел - уровней потребляемой мощности. График нагрузки источника формируется суммированием индивидуальных ¿рафиков. Файл исходных данных предусматривает ввод параметров, позволяющих учитывать все особенности режимов, в том числе корреляционные и функциональные связи между режимами работы РЭИ или моделировать их графики как взаимонезависимыс. а так же учитывать возможные откл .гнил РЭИ при возникновении дефицита мощности.

Для моделирования процесса потребления электроэнергии считается оправданным моделирование продолжительиостей работы и пауз РЭИ осуществлять модальным нормальным распределением с плотностью вероятности (24):

(Г-г)2"

Так как в качестве СВ здесь фигурируют временные интервалы, т.е. (>0. то для моделирования продолжительностей работы и пауз, строго говоря, долж-

а-Лп

но применяться усечённое нормальнее распределение с плотностью верохтнос-та (25):

при IX), (25)

где

. С~

Однако, иа прахтнке Т>2,0 л при тгом С = 1,0. Поэтому без ущерба для точности, но пр:: значительном упрощении расчСтой,' целесообразно нспользо-вагь нормальное распределение (24). Алгоритм моделирования основан га центральной теореме теории вероятностей, согласно шторой нормально распределённая случайная величина получается как сумма N равномерно распределённых СВ:

Г х А

+ . (26)-

V ¡-1 /

При несимметричном разбросе продолжительной работы и пауз для моделирования применено тр2хпзраметричесгае логарифмически-нормальное распределение с плотностью вероятности (27):

/0) =

1

г-1л[2ж

ехр

1ас

| при {>0.(27)

Корреляционные сачзи между режимами работы РЭИ моделируются в зетде экспоненциально-косинусной аппроксимации:

Л(г)= ст2 -{ехр^йг.Н)} совй;0 г . (28) •

В результате математического моделирования установлено, что:

- вследствие случайного характер! включения РЭИ, несовпадениях периодов их работы и пауз нзгрузка источника электроэнергии существенно меньше суммарной номинальной мощности груптгы;

в

' ср .сун.

- коэффициент загрузки источника (ЩГ) ко ~ ¡арриптрозан с

режимом работы подключённых к ЩГ РЭИ и равен Ко=(0.6-0,8) при 60%^ПВ=80% , Ко=(0,4-0,58) при 40%<ПВ<60%; Ко =(0.15-0.21) 20%йГ1В<40%;

- разработанный для решения данной задачи алгоритм и ППП может быть успешно применён для расчетов нерегулярных электрических нагрузок и планирования режимов электроснабжения.

Разработанный алгоритм проектирования оптимальных сетей питания РЭИ на 220 В 50 Гц с БЗ в условиях цеха и заказа предлагает решение следующих проектных задач:

- определение топологических границ уровней сети электроснабжения РЭИ. При этом рекомендуется использовать многоуровневую сеть, в которой: I уровень сети - в пределах судна, строительного района или цеха; II уровень - в пределах палубы, яруса танка, какого-либо производства цеха; III уровень - в пределах помещения судна или участка цеха;

- по данным выявленных на предыдущих стадиях потребностях в РЭИ на рабочих местах осуществляется построение оптимальной структуры сети электроснабжения РЭИ Ш уровня путём отыскания -минимума суммарной длины кабелей огт известного количества блоков защиты БЗ каждого РЭИ до также .минимизируемого количества ЩГ путём использования ЩГ на большее число потребителей. Выбор оптимальной структуры сети может быть реализован при использовании других целевых функций, например, минимизации стоимости сети, т.е. оборудования и кабеля, минимизации числа переходов кабелей через корпусные конструкции, минимизации трудоёмкости и стоимости монтажа сети. Выполненный анализ эффективности процедуры решения задачи по названным целевым функциям показывает, что их оптимальные результаты решения базируются на минимизации суммарной длины кабелей к количества используемого оборудования в сети с иерархической структурой типа «дерево». При этом минимизация длины кабеля сети достигается расположением щитов групповых и районных в топологических центрах тяжести барицентрической системы координат (30). (31). (32):

-определения оптимального количества групповых распределительных щитов Niur в топологических границах III и И у ровней При этом должен выбираться минимум Нщг из всех возможных наборов. При выборе параметров и типов ЩГ должны выполняться условия:

л

.-и

где lfm • ток уставки срабатывания автоматов на ЩГ; Ii - ток i-io РЭИ;

/,„,„ - допустимый ток соответствующего РЭИ.

1=1

»4 =—

. 2>, '

i=i

где гщ - координата центра тяжести (ЦТ) РЭИ; № = Ыок - количество отрезков кабелей от «п» РЭИ до ЩП. Аналогично координаты ЦТ могут бчггь определены для палубы и борта ^ , как наилучших мест размещения:

Щ п

I

i= 1

(31)

X-v*,

1=1_

ft

Z-V,

(32)

где k .s - координаты расположения i-x РЭИ на палубе и борту сооттет-

ственно. Аналогичная процедура выполняется для всех ЩГна каждом И и III уровне, т.е. определяется количество н тип ЩГ. координаты их мест расположения, типы и уставки срабатывания автоматических выключателей на щитах, осуществляется проверка по (29). Выбираются и проверяются параметры кабелей питания щитов групповых. Определение количества и оптимальных мест расположение щитоз распределительных районных (1ЦРР) и сети I уровня, предназначенных для электроснабжения щитов групповых (ИД"), необходимо использовать следующие исходные данные: количество, типы и места расположения ЩГ, параметры выбранных питающих ЩГ кабелей, суммарная токовая нагрузка каждого ЩГ. При формировании сети ! уровня целесообразно габели от ЩГ одного строительного района судна подключать к ЩРР этого же района. При этом должны выполняться требования:

л

/ . IЩ1\ ^ Iooi:.!liPI'<f IIW, ^ ¡успМУР ■ ( >3) /-1

Число ЩП , подключаемых к ЩРР, составляет ряд ¡=6,9,12.

Место расположения ЩРР, объедик щего ЩГ одного района (носовой, кормовой оъонечяостн, цилиндрической вставки, строительного района, судна г целом) соответствует ЦТ барицентрической системы координат и аналогичны (30,31,32).

Если количество ЩРР (Кшрр) >2, то необходимо аналогичным образом проверить целесообразность использования распреэсл!пельного щита более высокого уровня.

В работе в Приложении 2 дана оценка оптимизации схемы электроснабжения РЭИ по разработанной методике и алгоритму для заказа 15966 ГП «Адмиралтейские зерфк». Сокращение длины кабеля в оптимальной сети электроснабжения РЭИ составило а 25%.

В шестом разделе приводится описание созданного стенда для испытаний, предложенных типов УЗО для использования в системах электроснабжения РЭИ на судах и в цехах предприятий. Проведённые испытания в цехе №10 ГП «АВ» подтвердили возможность использования УЗО предложенных типов и конструкций для обеспечения безопасной и стабильной эксплуатации РЭИ на 220 В 50 Гц в производственных процессах судостроительных предприятий в цехах и на судах.

Основные результаты работы. На основе выполненных анализа, исследований и разработок в диссертации решена научно-техническая проблема создания методов, методик, устройств системы электроснабжения переносного ручного электроинструмента напряжением 220 В 50 Гц в судостроении, обеспечивающих сокращение затрат, повышение производительности, элекгро и пожаробезопасное™, улучшение санитарно-гигиенических условий труда в судостроении, основанная на следующих выводах и результатах:

1. Выполнены анализ и структуризация информации по использованию как в судостроении, так и в иных областях техники РЭИ на 220 В 50 Гц. соответствия выпускаемых УЗО специфическим требованиям судостроения, существующих предложений по построению систем электроснабжения РЭИ на 220 В 50 Гц. Показано, что сформулированная научно-техническая задача - комплексная, заключающаяся во взаимосвязанном решении частных задач - со ш-ния УЗО, отвечающим специфическим в судостроении требованиям обеспечения элекгро и пожаробезопасности; построения оптимальных сетей электроснабжения переносного РЭИ на 220 В 50 Гц на основе разработанных методов и методик.

2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена оригинальность предложенных технических решений в отличие от существу юшич УЗО. заключающаяся з универсальности разработанных УЗО. способных успешно работать как в цепях с изолированной нейтралью (на судах), так и с глухо-заземленной нейтралью (в цехах). За счёт использосзния разделительного трансформатора для каждого УЗО с РЭИ обеспечивается избирательность и

надёжность засипи ц 1юи,зисимостъ работы УЗО от состеган« всей cera электроснабжения, простат и высок- ^.чувствительность. огсугсляне ложных срабатываний, помехоустойчивость всей системы.

j. Разработан метод машинного эксперимента по моделированию стохастических процессов электропотребления РЭИ при работе на судах и в цехах предприятий, повышающий обоснованность прогнозирования потребхчемой мощности и выбора параметров электрооборудования сети.

4. Разработана методика проекпгровакия оптимальных сетей питания РЭИ по предложенным целевым функциям математических моделей, обеспечивающих сокращение затрат кз подютозку производства.

5. Разработана математическая модель и метода решения задачи оценки элекгро и пакаробезопасности эксплуатации сетей питания РЭИ с двойной изоляцией н УЗО.

6. Разработаны типовые схемы электроснабжения РЭИ га судах и з цехах, технические требования к проектированию серийных образцов блоков ззщиты с УЗО различных схемных реализаций (4 варианта) и возможных сетей питания РЭИ.

7. Проведенные испытания макетных образцов УЗО в лабораторных условиях и в условиях реального производства на ГП «Адмиралтейские верфи» подтвердили соответствие технических характеристик УЗО требуемых^ их высокую стабильность и помехоустойчивость работы в производственных условиях при использовании РЭИ с двойной изоляцией при напряжении -220В 50 Гц.

8. Разработанные комплекс математических моделей, задач типовых схем и алгоритмов при проектировании сетей снижают неопределенность и повышают объективность при принятии проектных решений, а выполненная оценка технико-экономических результатов применения метода проекпфозання оптимальной сети электроснабжения РЭИ на 220 В 50 Гц позволяет оценить снижение затрат на сеть до -25%. .

Публикации по теме диссертации»

1. Солуянов П.В., Карандашов Ю.С. Реализация метода математического моделирования при определении мощности источника элзетрошпгания перекосного электроинструмента. Доклад на НТК СПб ГМГУ, 19-23 мая1997г.

2. Солуянов П.В., Герман Г.В. Обоснование целесообразности применения ручного электроинструмента е судостроении на повышенное напряжение. Доклад на НТК СПб ШТУ,19-23 мая 1997г.

3. Герман Г.В., Солуянов П.В., Максимов Ю.П. УЗОдля ручного электроинструмента на повышенное напряжение. Доклад на НТК СПб ГМТУ, 19-23 мая 1997г.

4. Герман Г.В., Солуянов П.В. Особенности сетей электроснабжения ручного электроинструмента в судостроении. Доклад на НТК СПб ГМТУ, 19-23 мая 1997г.

5. Солуянов П.В., Карандашов Ю.С. Алгоритм проектирования оптимальной сети питания ручного электроинструмента на 220 В условиях судна. «Судостроение», 1998 г., №1.

6. Солуянов П.В., Киреев Ю.Н. УЗО в сети питания электроинструмента на 220 В 50 Гц в судостроении. Тезнсы доклада на НТК «Транском-97», 14-16 октября 1997г.

7. СолуяновП.В., Киреев Ю.Н., Карандашов Ю.С. Электрические нагрузки при неравномерной работе электроинструмента. Сборник докладов на Международной НТК «Транском-97», С-Петербург, 14-16 октября 1997г., стр.109-111.

8. Солуянов П.В., Киреев Ю.Н., Карандашов Ю.С. Электрические нагрузки в ЭЭС буровых установок. Сборник докладов на Международной НТК «Транс-кам-97».