Анализ безопасности эксплуатации
В конструкции РЭС должны быть предусмотрены специальные меры по технике безопасности, исключающие возможность несчастных случаев.
При эксплуатации РЭС имеют место следующие факторы опасности и вредности для здоровья оператора.
- Опасность поражения электрическим током.
- Большой уровень тепловых излучений и высокие температуры в зоне эксплуатации.
- Шум от работы систем и устройств управления ЭС (например, система вентиляции).
- Вибрации при работе систем и устройств управления, а так же от объекта назначения.
- Электромагнитные излучения, превышающие допустимый уровень.
В ЭС имеют место опасности поражения оператора электрическим током, если в ЭС присутствуют электрические напряжения 36 В и более.
В настоящее время существует несколько общепризнанных стандартов, которые используют западные (а в наше время и отечественные) производители для характеристики степени защиты от внешних воздействий на электрооборудование.
Система классификации IP (англ. Ingress Protection - Защита от проникновения посторонних сред) указывает степень защиты, обеспечиваемой корпусом (оболочкой). Она рекомендована в стандарте МЭК 60529 (аутентичный текст ГОСТ 14254-96 [42]) ведущей Международной Электротехнической комиссией (англ. IEC - International Electrotechnical Commission) и применяется в большинстве стран мира.
Показатель IP означает степень защиты, обеспечиваемой оболочкой от проникновения твёрдых предметов (включая защиту людей от доступа к опасным частям изделий и защиту электрооборудования внутри оболочки от попадания посторонних твёрдых предметов) и от проникновения воды (защиту электрооборудования внутри оболочки от вредных воздействий в результате проникновения воды). Кроме того стандарт ГОСТ 14254-96 устанавливает методы и режимы контроля и испытаний для проверки оболочек электрооборудования на соответствие установленной степени защиты.
|
|
|
Требования в части стойкости оболочек и электрооборудования в целом к другим внешним воздействующим факторам, кроме внешних твёрдых предметов и воды, а также защиты от соприкосновения с опасными движущимися частями, расположенными вне оболочки, устанавливают по другим соответствующим стандартам.
Структура кода: IPХХАА, где ХХ – две цифры (присутствуют всегда), АА – две латинские буквы (могут отсутствовать). Первая цифра кода IP показывает степень защиты персонала от соприкосновения с находящимися под напряжением частями и от соприкосновения с движущимися частями, расположенными внутри оболочки. Вторая цифра кода IP показывает степень защиты от проникновения влаги.
Таблица 2.22 представляет значения цифр кода IP.
|
|
|
Таблица 2.22 - Значения цифр кода IP по ГОСТ 14254-96 (МЭК 60529)
| Первая цифра кода | Защита от механических повреждений | Вторая цифра кода | Степень защиты оборудования от попадания влаги |
| 0 | Защита отсутствует. | 0 | Защита отсутствует. |
1 
| Защита от проникновения крупных инородных тел диаметром более 50 мм, а также от прикосновения больших поверхностей тела (например, рук). Защиты от сознательного контакта нет | 1 
| Защита от капель воды. Капли воды, вертикально падающие на оболочку, не должны оказывать вредное воздействие на изделие. |
2 
| Защита от проникновения внутрь оболочки к токоведущим и движущимся частям пальцев или предметов длиной более 80 мм и от проникновения твёрдых тел размером свыше 12 мм. | 2 
| Защита от капель воды, падающих на оболочку при наклоне 15°. Капли не должны оказывать вредное воздействие на изделие. |
3 
| Защита от проникновения внутрь оболочки к токоведущим и движущимся частям инструментов, проволоки и т.д. диаметром или толщиной более 2,5 мм и от проникновения твёрдых тел размером более 2,5 мм. Инструменты, кабели и т. п. | 3 
| Защита от дождя. Дождь, падающий на оболочку под углом 60° от вертикали, не должен оказывать вредного воздействия на изделие, находящееся под оболочкой. |
4 
| Защита от проникновения внутрь оболочки к токоведущим и движущимся частям проволоки и других предметов толщиной более 1 мм и от проникновения твёрдых тел размером более 1 мм. Большинство проводов, болты и т. п. | 4 
| Защита от брызг, падающих под любым углом. Брызги не должны оказывать вредного воздействия на изделие, находящееся под оболочкой. |
5 
| Полная защита персонала от случайного соприкосновения с токоведущими и движущимися частями, находящимися под оболочкой; пылезащищённое исполнение - проникновение пыли внутрь не предотвращено полностью, однако пыль не может проникать в количестве достаточном для нарушения работы изделия. | 5 
| Защита от водяных струй. Струя воды, которая выбрасывается в любом направлении на оболочку, не должна оказывать вредного воздействия на изделие. |
6 
| Полная защита персонала от случайного соприкосновения с токоведущими и движущимися частями и полная защита от проникновения пыли (пыленепроницаемое исполнение). | 6 
| Защита от воздействий, характерных для палубы корабля (включая палубное водонепроницаемое оборудование). |
| Не предусмотрена | 7 
| Защита при погружении в воду. Вода не должна проникать в оболочку, погруженную в воду, при определённых условиях давления и времени в количестве, достаточном для повреждения изделия. | |
| Не предусмотрена | 8 
| Защита при длительном погружении в воду. Изделия пригодны для длительного погружения в воду при условиях, установленных изготовителем. |
Например класс защиты IP65 - Полная защита от пыли, защита от водяных струй в любом направлении.
|
|
|
|
|
|
Нередко защита от попадания жидкостей автоматически обеспечивает и защиту от проникновения. Например, устройство, имеющее защиту от жидкости на уровне 4 (прямое разбрызгивание) автоматически будет иметь защиту от попадания посторонних предметов на уровне 5.
Таблица 2.23 знакомит с возможными значениями дополнительных букв в конце кода IP.
Таблица 2.23 - Возможные значения букв в конце кода IP
| Первая дополнительная буква указывает возможность проникновения к опасным частям прибора различными предметами | Вторая буква используется для сообщения дополнительной информации | ||
| Буква | Значение | Буква | Значение |
| А | тыльной стороной руки | H | Высоковольтная аппаратура |
| В | пальцем | М | Во время испытаний защиты от воды устройство движется |
| С | инструментом | S | Во время испытаний защиты от воды устройство неподвижно |
| D | проволокой | W | Защита от погодных условий |
Менее популярный стандарт Национальной ассоциации производителей электрического оборудования США NEMA (от англ. National Electrical Manufacturer Association) показывает, в какой среде может работать устройство [43]. Этот стандарт несколько шире рассматривает проблему защиты оборудования и используется главным образом в Соединённых Штатах и Канаде. Тем не менее, для выбора необходимого оборудования руководствоваться стандартами NEMA даже несколько проще.
В отличие от международного стандарта МЭК 60529, стандарт NEMA учитывает такие влияющие факторы, как коррозионная стойкость, стойкость к воздействию нефтепродуктов, возможность работы вне помещения и опасных местах размещения и др.
Таблица 2.24 расшифровывает некоторые классы стандарта NEMA.
Таблица 2.24 - Классификация защищённости корпусов электронного оборудования по стандарту NEMA и его примерное соответствие степеням защиты IP
| Класс NEMA | Классификация защищённости корпусов электронного оборудования | Эквивалентный класс IP |
| 1 | Корпус общего назначения (шкаф, панель, бокс, коробки) общего назначения для установки только в помещении. Случайный контакт персонала с электрооборудованием исключается и обеспечивается защита от ограниченного количества грязи и слабых брызг | IP20 |
| 2 | Брызгозащитный корпус, устанавливаемый в помещении. Обеспечивает достаточную защиту от небольшого количества падающей воды или грязи. | IP21 |
| 3 | Корпус защищён от пыли, дождя, мокрого снега, устойчив к обледенению, устанавливается вне помещения. | IP64 |
| 3R | Водонепроницаемый корпус для работы вне помещений. Обеспечивает достаточную защиту от дождя, мокрого снега, образования наледи в условиях, когда необходимо функционирование подвижных частей. | IP34 |
| 3S | Водонепроницаемый корпус для работы вне помещений, отличающийся коррозионной стойкостью и допускающий кратковременное погружение. Защищён от воздушной пыли, дождя, мокрого снега, устойчив к обледенению (в том числе и подвижные части) | IP64 |
| 4 | Пылевлагонепроницаемый корпус. Устанавливается в помещении и вне его. Обеспечивает достаточный уровень защиты от воздушной и водяной пыли, брызг и струй воды | IP56, IP65, IP66 |
| 4X | Пылевлагонепроницаемый корпус, устойчив к коррозии. Устанавливается в помещении и вне его. Обеспечивает достаточный уровень защиты от коррозии, воздушной и водяной пыли, брызг и струй воды | IP56, IP65, IP66 |
| 5 | Корпуса, предназначенные для установки в помещениях и обеспечивающие достаточный уровень защиты от пылевой взвеси, попадания грязи и капающей неагрессивной жидкости. | IP52 |
| 6 | Корпус предназначен для использования в помещении и вне его, Защищён от пыли, воды при случайном погружении на небольшую глубину, мокрого снега, устойчив к обледенению. | IP66, IP67 |
| 6 Р | Корпус предназначен для использования в помещении и вне его. Защищён от пыли, воды при продолжительном погружении на небольшую глубину, мокрого снега, устойчив к обледенению. | IP66, IP67 |
| 7, 8, 9, 10, 11 | Группа нормативов, регламентирующих применения оборудования для опасных зон. | |
| 12 | Пыле и каплезащищённые корпуса для промышленного применения в помещении. Обеспечивает достаточный уровень защиты от пыли, падения грязи и капающей неагрессивной жидкости. | IP52 |
| 12 К | Пыле и каплезащищённые корпуса с заглушками для промышленного применения в помещении. Обеспечивает достаточный уровень защиты от пыли, падения грязи и капающей неагрессивной жидкости. | IP52 |
| 13 | Пыле и масло-защищённые корпуса для промышленного применения в помещении. Обеспечивает достаточный уровень защиты от пыли, падения грязи и распылённой воды, нефтепродуктов, неагрессивной смазочно-охлаждающей жидкости. | IP52, IP54 |
Для многих изделий, предлагаемых на российском рынке, параметры защиты специфицируются по военному стандарту США MIL-STD 810F/G (англ. Military Standard, MIL) [44], в который входит множество разнообразных тестов, сгруппированных в методы, соответствующие тому или иному неблагоприятному фактору (воздействию). Эти методы подразделяются на процедуры, каждая из которых соответствует определённому применению - аналогично принятой в России классификации согласно стандарту ГОСТ РВ. Поэтому нужно обязательно уточнять, каким методам и процедурам изделие соответствует стандарту MIL-STD 810F/G - то есть к какой группе эксплуатации в соответствии с отечественной терминологией.
Меры защиты от поражения электрическим током должны соответствовать требованиям ГОСТ 25861 и ГОСТ 12.1019. Чтобы обеспечить электробезопасность РЭС при эксплуатации необходимо:
1) Исполнить устройство с корпусом, обеспечивающим защиту оператора от прикосновения к токопроводящим частям. Так, в РЭС подключаемых к бытовым и промышленным электрическим сетям напряжением 220 или 380 / 220 В делают блокировку – при снятии крышки кожуха питание устройства должно обесточиваться.
2) Токоведущие части электронного оборудования (шины, клеммы, предохранители, открытые монтажные платы и т.п.) в необходимых случаях снабжают предупредительными надписями.
3) Если корпус металлический, то необходимо обеспечить хороший электрический контакт между всеми металлическими несущими элементами конструкции, чтобы устранить возможную разность потенциалов между ними. Для этого все металлические несущие конструкции должны соединяться между собой болтами, винтами, проводами.
4) Металлические корпуса РЭС должны иметь заземления через розетки, имеющие контакт заземления.
5) Защитное заземление изделий должно быть выполнено в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0-75 (2001) и ГОСТ 25861-83.
6) Если устройства содержат опасные напряжения, то дополнительно следует предусмотреть сигнализацию включения высокого напряжения. Для надёжности сигнализации целесообразно применять 2 лампочки – включённого и отключённого состояния.
7) Таблица 2.25 устанавливает минимально-допустимые величины электрического сопротивления изоляции между разобщёнными токоведущими цепями, а также между токоведущими цепями и корпусом РЭС в зависимости от климатических условий.
| Рис. 2.17 - Диапазоны электромагнитных излучений, опасных для человека |
Таблица 2.25 - Нормы сопротивления изоляции для РЭС
| Климатические условия | Сопротивление изоляции, МОм (не менее) при рабочих напряжениях (амплитудное значение) | ||
| до 0.1, кВ | (0.1 .. 0.5), кВ | (0.5 .. 10.0), кВ | |
| Нормальные | 5.0 | 20.0 | 100.0 |
| При наибольшем значении рабочей температуры | 1.0 | 5.0 | 20.0 |
| При наибольшем значении относительной влажности | 0.2 | 1.0 | 2.0 |
Электромагнитные излучения. Функционирование современных РЭС сопровождается интенсивными электромагнитными излучениями (Рис. 2.17)
Источниками электромагнитного излучения могут быть:
1) Все генераторы и усилители высоких (ВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот)[10], в том числе теле- и радиостанции,спутниковая и сотовая связь, радары, СВЧ-печи, многообразная медицинская аппаратура, персональные компьютеры, линии электропередач и т.п.
2) Провода с ВЧ и СВЧ токами и в том числе антенно-фидерные устройства.
3) Все генераторы импульсных сигналов (импульсный сигнал содержит широкий спектр частотных составляющих).
4) Провода с импульсными токами.
5) Все устройства, работа которыхсвязана с включением и выключением цепей под током.
6) Все устройства, работа которых связана с искрением на контактах. Искра на щётках двигателя имеет малую длительность, а значит широкий спектр частот.
7) Все устройства и провода с высоковольтными токами, напряжениями, на острых кромках которых может быть стекание заряда (коронный разряд).
Чувствительными к электромагнитным излучениям (приёмниками излучений) могут быть:
- все усилители, и в особенности их входные цепи;
- нагрузка ВЧ усилителей;
- ВЧ дроссели, все катушки индуктивности;
- люди и животные.
В зависимости от уровня, электромагнитные излучения могут губительно действовать на живые клетки в диапазоне частот f = 60 кГц .. 300 ГГц. В нижней части диапазона от 60 кГц до 300 МГц электромагнитные излучения измеряют и оценивают уровнем напряжённости электрических и магнитных полей. Таблица 2.26 знакомит с максимально-допустимыми значениями напряжённости Е электрического поля.
Таблица 2.26 – Максимально-допустимые значения напряжённости Е электрического поля для различных частот f
| f, МГц | 0,06 .. 3 | 3 .. 30 | 30 .. 50 | 50 .. 300 |
| E, В/м | 50 | 20 | 10 | 5 |
В СВЧ диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц электромагнитные излучения особенно опасны, и оцениваются уровнем удельной мощности излучения на единицу поверхности Руд, измеряемой в Вт/м2.
Допустимый уровень в СВЧ диапазоне Руд = 0,1 Вт/м2. Допустимые уровни излучения базовых станций мобильной связи (900 и 1800 МГц) в России 10 мкВт/см².
Работами российских и зарубежных учёных было установлено, что наиболее чувствительными к воздействию электромагнитных полей являются мозг и нервная система человека. Электромагнитные излучения вызывают или усугубляют тяжёлые заболевания сердечно-сосудистой, эндокринной, половой, иммунной и нервной систем человека. Среди таких болезней рак мозга и лимфатических узлов, агрессивный рост лейкозных клеток (лейкемия), повреждение ДНК, повышенное кровяное давление, депрессии (с суицидальными наклонностями), болезнь Альцгеймера и др. Особенно опасны электромагнитные излучения для здоровья детей и беременных женщин.
Организационные, инженерно-технические и лечебно-профилактические защитные мероприятия от воздействия электромагнитных полей РЭС должны обеспечиваться с учётом новейших достижений науки и техники ещё на стадии их проектирования. Это и безопасное размещение излучающих объектов относительно облучаемых, и использование коллективных (населённый пункт, район, группа домов), локальных (отдельное строение, помещение) и индивидуальных (в особенности людей с имплантированными кардиостимуляторами) средств.
Для обеспечения электромагнитной совместимости между источниками и приёмниками излучений необходимо ослабить связи между ними до допустимых значений [45]. Рекомендуется:
- пространственное разнесение источников или приёмников излучений;
- тщательное экранирование источников и приёмников излучений [46,47];
- установка фильтров в общие цепи источника питания, приёмников помех.
Качество экранирования существенно уменьшается, если в экране есть отверстия или прорези. Прорези, щели, окна и вентиляционные отверстия в металлических корпусах, кожухах РЭС могут излучать на высших гармонических составляющих рабочего сигнала, особенно если вентиляционные прорези неправильно сориентированы относительно направления напряжённости паразитного магнитного поля. В конструкции необходимо обеспечить целостность экранирования кожухом или корпусом, устранив щели с помощью резиновой прокладки в экранирующей оплётке или резиновой прокладкой из токопроводящей резины. Вентиляционные окна на металлическом кожухе экранируют с помощью металлических сеток.
Дата добавления: 2021-04-07; просмотров: 163; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!