ChSTU repository

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ 
КАФЕДРА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, МЕХАТРОНІКИ ТА 
КОМП‘ЮТЕРИЗОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 
 
 
 
Допущено до захисту 
Завідувач кафедри ПМКТ 
_______ М.О. Бондаренко  
«___» ___________ 2023 р. 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА 
 
на тему «Пристрій автоматичного вимірювання ємності SMD конденсаторів» 
 
 
Виконав здобувач освіти 4 курсу, групи РС93 
спеціальність: 151 – Автоматизація та комп’ютерно-
інтегровані технології 
освітня програма: Робототехнічні системи та 
автоматизація 
_____ Савоста Богдан Борисович  
Керівник       Гальченко Володимир Якович.  
Рецензент       
 
 
Кваліфікаційна робота бакалавра містить результати власних здобутків автора. 
Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на 
відповідне джерело ___________________________________________________ 
підпис здобувача 
 
 
 
Черкаси – 2023 
Зміст 
 
Стор. 
Технічне завдання.................................................................................... 2 
Вступ.........................................................................................................    5 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі  
критичного аналізу існуючих аналогів..................................................... 7 
1.1 Класифікація насосних станцій водопостачання……….…… 7 
1.2 Насосні станції І підйому……………………………………… 8 
1.3 Конструкція насосів та особливості регулювання подачі,  
основні параметри та характеристики насосів………………………..…… 9 
1.4 Загальні відомості і патентно-інформаційний огляд по  
насосним установкам…………………………………………………..…… 12 
1.5 Способи регулювання насосної установки………………….. 14 
1.6 Основні відомості про частотно-регульованому  
електроприводі……………………………………………………………… 15 
2 Обґрунтування технічного завдання……………..………………. 22 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми............... 24 
4 Розробка алгоритму  роботи системи......................................................... 27 
4.1 Алгоритм включення-виключення основного насосного  
агрегату, при включеному допоміжного НА…………….………………..….. 30 
4.2 Алгоритм запуску / зупинки допоміжного насосного агрегату. 31 
4.3 Опис алгоритму, включення вимикання насосних агрегатів в  
автоматичному режимі…………………………………………………………. 32 
4.4 Алгоритм зміни статусів, ГКНС №2 35 
5 Розрахунок та моделювання основних елементів системи…….….. 38 
5.1 Розрахунок навантажень механізмів установки....................... 38 
  
     
      РС93.21049.001 ПЗ  
Зм. Лист  № докум. Підп Дата  
Разроб. Савоста.   Система автоматичного Літ. Лист Листів 
Пров. Гальченко В.Я.   керування насосною  Т  3  
      
Н.контр ЧДТУ 
Тичков В.В   станцією  
Затв.    Пояснювальна записка  
 
 
5.2  Дослідження частотно-керованого електроприводу насосної  
станції в середовищі MATLABРозрахунок площі друкованої плати................ 40 
5.3 Віртуальна модель асинхронного двигуна в середовищі MATLAB  51 
5.4 Математичний опис системи частотно – регульований  
асинхронний електропривод - відцентровий насос………………………….. 53 
5.5 Математична модель відцентрового насоса…………………..… 56 
5.6 Моделювання системи ПЧ - АД - відцентровий насос в MATLAB. 57 
6 Розрахунок надійності.......................................................................... 61 
6.1 Структурні методи розрахунку надійності……………………... 62 
6.2 Приклади розрахунку надійності систем простої структур… 65 
7 Технологічний розділ ........................................................................... 68 
7.1 Загальні вимоги до монтажу……………………………………….. 68 
7.2 Загальні вимоги до пайки………………………………………….. 69 
7.3 Зальні вимоги до технологічного контролю……………………. 71 
7.4 Загальні вимоги до складання…………………………………… 72 
7.5 Типові технологічні схеми процесу складання і монтажу  
радіоелектронної апаратури на друкованих печатних платах........................... 73 
7.6 Розрахунок друкованої плати........................................................... 76 
8 Спеціальний  розділ………………………………………………… 80 
8.1 Економічне обґрунтування розробки системи автоматичного  
керування насосною станцією………………………………………………. 80 
8.2 Охорона праці.............................................................................. 81 
Висновок............................................................................................. 90 
Список використаної літератури............................................................ 91 
Додаток А Відомість технічного проекту.................................................  
Додаток Б Перелік нормативної документації........................................  
Додаток В Перелік елементів………………............................................  
Додаток Г Розрахунок на ЕОМ………………………………….........  
Додаток Д Документація на технологічний процес ...........................  
  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подпись 4 
Дата 
 
Вступ 
 
Швидкий ріст цін на енергоносії та ресурси став проблемою для багатьох 
підприємств, оскільки вартість цих ресурсів у сумарних витратах на виробництво 
стала надто великою. Це призвело до необхідності зменшення енерго- та 
ресурсозатратності для випуску продукції, тобто до задачі енергозбереження. 
Аналіз витрат енергоресурсів на багатьох підприємствах показав, що вирішення 
цієї задачі має два напрямки: організаційно-технічні заходи, спрямовані на 
виключення безкорисних витрат енергоресурсів, та введення енергоефективних 
технологій та енергозберігаючого обладнання, що дозволяє виконувати той же 
обсяг роботи при менших затратах енергії. 
Електропривод є основним енергоспоживачем сучасного виробництва, а 
серед промислових електроприводів переважають електроприводи з асинхронними 
короткозамкнутими двигунами. Ці електроприводи завдяки своїй простоті, 
налагодженості та автоматизації виробництва і, завдяки цьому, відносно невисокій 
вартості, знайшли широке застосування в різних механізмах. Однак, вони мають 
недоліки, такі як важкий пуск при прямому підключенні до мережі, що 
супроводжується 6-7 кратним кидком струму, і, як наслідок, невисокою 
експлуатаційною надійністю, та складністю регулювання швидкості. 
Один з характерних прикладів використання асинхронних двигунів - 
насосні станції водопостачання міст. В переважній більшості ці електроприводи 
проектувалися ще до появи на ринку відносно дешевих та надійних перетворювачів 
частоти. Тому використовувалися нерегульовані електроприводи, що не дозволяли 
регулювати подачу води залежно від її споживання шляхом зменшення обертів 
насосу. Регулювання подачі відбувалося шляхом дроселювання потоку рідини за 
допомогою засувки. 
Засувка регулює тиск в трубопроводі при зміні споживання води, але 
електропривід працює з постійною швидкістю. Вибрані, виходячи з максимальної 
продуктивності, ці механізми значний час працюють з меншою подачею, яка 
визначається зміною споживання води в різний час доби. Також такі системи подачі 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подпись 5 
Дата 
 
води створюють значний тиск в трубопроводі, що приводить до витоків води та 
зносу технологічного обладнання та мереж водопостачання. 
Впровадження регульованих електроприводів в насосних станціях дозволяє 
економити електроенергію (20-60%), знизити пускові струми двигуна, економити 
воду (до 15%), уникнути гідравлічних ударів у системі та як наслідок: мінімізувати 
витрати на обслуговування, продовжити термін роботи устаткування, знизити 
ймовірність аварійних ситуацій, точно налаштувати режим роботи насосної станції 
та підвищити виробничу безпеку. Сьогодні на ринку є доволі широкий вибір 
перетворювачів частоти, які дозволяють використовувати асинхронні двигуни в 
короткочасних режимах роботи, без великих кидків струму при пусках, та плавно 
регулювати їхню швидкість обертання. Тому більшість насосних станцій 
модернізують обладнання впроваджуючи регульовані електроприводи з 
використанням перетворювачів частоти. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 6 
№ докум. Подпись Дата 
 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу існуючих аналогів 
 
1.1 Класифікація насосних станцій водопостачання 
Для забезпечення ефективної роботи насосних станцій систем 
водопостачання необхідно враховувати різні фактори, такі як призначення станції, 
технологічні вимоги, розташування та доступність джерела води та споживачів, 
рельєф місцевості, наявність доріг та комунікацій. 
 
При будівництві насосних станцій необхідно враховувати їх призначення та 
технологічні вимоги. Наприклад, насосні станції І підйому забирають воду з 
джерела водопостачання та подають її на очисні споруди або безпосередньо в 
резервуари, розподільну мережу, водонапірну вежу або іншу споруду залежно від 
прийнятої схеми водопостачання. Насосні станції ІІ підйому подають очищену 
воду споживачам з резервуарів чистої води. Підвищувальні насосні станції 
призначені для підвищення напору в водопровідній мережі. 
Розташування та доступність джерела води та споживачів, рельєф 
місцевості, наявність доріг та комунікацій також важливі фактори, які необхідно 
враховувати при будівництві насосних станцій. Наприклад, важливо вибрати 
оптимальне місце розташування станції, щоб забезпечити доступність джерела 
води та споживачів, а також зменшити витрати на будівництво та експлуатацію. 
Рельєф місцевості може впливати на вибір типу та кількості насосів, а наявність 
доріг та комунікацій може впливати на можливість технічного обслуговування та 
ремонту обладнання. 
Для забезпечення надійності та безперебійної роботи насосних станцій 
необхідно використовувати сучасні технології автоматизації та телемеханіки. 
Наприклад, системи автоматичного керування дозволяють контролювати роботу 
насосів та регулювати їхню потужність в залежності від потреб споживачів. 
Системи телемеханіки дозволяють віддалено контролювати стан обладнання та 
вчасно виявляти та усувати несправності. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     7 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
Загалом, при будівництві та експлуатації насосних станцій необхідно 
враховувати різні фактори та використовувати сучасні технології, щоб забезпечити 
ефективну та безперебійну роботу систем водопостачання.. 
 
1.2 Насосні станції І підйому 
Підйомна насосна станція 1 рівня складається з: 
• Водозабірна споруда, призначена для вилучення необхідного об'єму води 
з водойми. 
• солома; 
Побудувати насосну станцію, оснащену всіма необхідними механіками 
рідини, 
енергетичне та допоміжне обладнання; 
• напірні трубопроводи; 
• Резервуар для води для прийому води з напірного трубопроводу для 
подальшої доставки на очисні споруди. 
 Якщо на березі є річки або водосховища, рівень води відносно глибокий, 
що може забезпечити нормальні умови водозабору, а коливання рівня води 
невеликі (5-8м), зазвичай будують берегову комбіновану насосну станцію. 
Відповідно до форми берега і геологічних умов майданчик станції може бути 
побудований безпосередньо на березі або станція може бути побудована на певній 
відстані від берега в кінці водопровідного каналу. 
Залежно від характеру управління насосними станціями можуть бути: 
• автоматичний – усі контрольні операції виконуються відповідними 
приладами та приладами; 
• з ручним управлінням - всі операції з увімкнення та вимкнення агрегатів 
виконуються обслуговуючим персоналом; 
• дистанційне - вмикання та вимикання агрегатів здійснюється з 
диспетчерської, що знаходиться далеко від станції. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 8 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Для виконання основної функції насосної станції - водопостачання - 
виділяється різне обладнання в залежності від ефективності та надійності роботи 
насосної станції. Його можна розділити на: 
• Основне енергетичне обладнання: водяні насоси, приводні двигуни 
• Механічне обладнання: засувки, відбійники, підйомно-транспортні 
механізми; 
• Допоміжне обладнання: дренажні системи, контрольно-вимірювальні 
прилади, а також системи автоматизації, труби та погонажні елементи, що 
забезпечують підключення насоса до всмоктувальної та напірної магістралей; 
• Електрообладнання: силові трансформатори, виходи високої та низької 
напруги, розподільні щити, лінії живлення електродвигунів, системи управління та 
індивідуальних потреб; 
• Протипожежне та санітарно-технічне обладнання: системи опалення, 
питного водопостачання, вентиляції та кондиціонування, протипожежне 
обладнання (можливе окреме протипожежне водопостачання). 
 
1.3 Конструкція насосів та особливості регулювання подачі, основні 
параметри та характеристики насосів 
Насоси типу D з подвійним входом призначені для перекачування води та 
чистих рідин (однакових за щільністю та хімічною активністю) з температурою 85 
градусів за Цельсієм і твердих частинок розміром менше 0,2 міліметра, але не 
більше 0,05 % від загальної ваги.  Ці насоси застосовуються на I і II підйомних 
станціях міських, сільськогосподарських і промислових водопроводів, 
меліоративних і зрошувальних систем і в інших галузях промисловості. 
 Переваги перед іншими насосами мають відцентрові насоси типу Д (див. 
рис. 1.1) - горизонтальні з осьовим горизонтальним з'єднувачем корпусу, який має 
напівкругову подачу рідини до робочого колеса здвоєного режиму роботи.  Насоси 
D мають велику продуктивність для всмоктування повітря. 
Ці насоси мають вал, який не обтяжений осьовим тиском через біфуркацію 
потоку рідини на вході насоса та симетрію конструкції робочого колеса.  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     9 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
Крильчатка двосторонньої подачі рідини має кращі властивості кавітації порівняно 
з колесом односторонньої подачі (за однакового тиску, частоти та подачі осьові 
сили ведучого диска колеса врівноважуються). 
Лопатчасте робоче колесо має три диски: ведучий і два ведені диски, 
з'єднані між собою просторовими або циліндричними лопатками, загнутими в 
протилежну сторону обертання вала. 
 Герметизація та запобігання перекиданню крильчатки на бік здійснюється 
за допомогою змінних кілець, які захищають крильчатку.  Для запобігання 
можливих осьових зсувів робоче колесо кріпиться до валу захисними втулками з 
різьбою. 
 
Рисунок 1.1 –  Насос типу Д: а – повздовжній переріз; б – поперечний 
переріз, 1 – кронштейн; 2 – кульковий підшипник; 3 – сальники; 4 – трубки; 5,10 – 
захисні і герметизуючи кільця; 6 – корпус насоса; 7 – спіральний канал; 8,9 – 
ведучий і ведений диски; 11 – захисна втулка; 12 – кришка сальника; 13 – вал 
робочого колеса; 14 – муфта; 15 – кільце гідроущільнення; 16 – отвір для стоку 
води; 17 – вхідний патрубок; 18 – вихідний патрубок 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 10 
№ докум. Подпись Дата 
 
Корпус насоса являє собою складний чавун, який включає в себе трубу з 
входом і спіральний дифузор, який має випуск, який з’єднується з напірною 
трубою.  Вхідні та вихідні патрубки насосів розташовані в нижній частині корпусу 
і спрямовані в протилежні сторони під кутом 90° до осі насоса.  Така конфігурація 
форсунок, а також роз'єм корпусу вздовж осі насоса полегшує перевірку, ремонт і 
заміну різних компонентів без демонтажу насоса або трубопроводів. 
Щоб збільшити термін служби насоса, корпус і кришка виготовлені зі 
змінних кілець, які ущільнюють насос. 
 Насоси типу D працюють від електродвигуна, який використовує пружинну 
муфту.  У типовій конструкції вал обертається проти годинникової стрілки, якщо 
дивитися з точки зору двигуна;  впускний патрубок розташований зліва від насоса. 
Перевагою насосів типу D є високий ККД (73-88%), який зберігається 
протягом усього терміну служби насоса, гарантійний ресурс 20 000 годин - без 
ремонту функціональних частин.  Ці насоси працюють без шуму та вібрації, вони 
зручні та надійні у використанні. 
Насоси типу D мають витрату 100-12500 м3/год, напір 14-125 м, а для 
насосного механізму технічні характеристики 3-7,5 м. 
 Перед початком відцентровий насос необхідно заповнити рідиною.  Насос 
може бути розташований як нижче, так і вище рівня рідини.  Якщо він нижче рівня, 
то для його занурення досить відкрити засувку.  Якщо насос знаходиться вище 
рівня рідини, що перекачується, то для його заповнення необхідний спеціальний 
насос, який створює вакуум, як правило, це поршневий насос, який 
використовується як вакуумний.  Після заповнення насоса можна активувати 
приводний двигун.. 
Застосовуються три способи запуску автомобіля: 
 1. Починаючи з закритого напірного клапана, протягом цієї фази тиск у 
трубопроводі поступово підвищується і гідравлічний удар в системі усувається.  
Збільшений запит на запуск двигуна не є необхідним, оскільки запуск починається 
з нейтрального положення, натомість час, витрачений на відкриття дросельної 
заслінки, втрачається. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 11 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
 2. Запуск із відкритим напірним клапаном практичний, якщо насос 
розташований нижче рівня рідини у впускному резервуарі та є зворотний клапан.  
У цьому сценарії не витрачається час на відкриття клапана, однак загальна 
тривалість роботи блоку менша, хоча тривалість запуску двигуна збільшується 
через більший пусковий момент. 
3. Пуск з одночасним увімкненням приводу та відкриттям напірного 
клапана насоса вважається частковим випадком першого та другого способу, це 
залежить від співвідношення часу, витраченого на відкриття клапана та насоса. 
починаючи. 
 
1.4 Загальні відомості і патентно-інформаційний огляд по насосним 
установкам 
У сучасних вітчизняних і зарубіжних системах керування роботою насосних 
агрегатів використовуються автоматичні регульовані електроприводи. 
Регулюючим параметром в таких системах є тиск рідини, який завдяки 
технологічним розробкам можна підтримувати з високою точністю. Однак висока 
точність призводить до постійних коливань частоти обертання двигуна насосного 
агрегату, що сприяє змінним навантаженням на різні елементи насосного агрегату, 
такі як пружні муфти, що з'єднують насос з двигуном, та інші. Це може призвести 
до передчасного зносу цих компонентів. Тому в деяких випадках система 
управління буде збільшувати нечутливу зону, тим самим знижуючи точність 
регулювання напруги. 
В якості регульованого електроприводу водяних насосів в системах 
гарячого водопостачання передбачається використовувати один з електроприводів, 
у тому числі: індукційну ковзну муфту (ІМС), потужність збудження якої 
здійснюється від тиристора БУ-3509 та ін.; серії ПЧ, ПЧ-2 САМІ (фірма Stromberg) 
та інші моделі; електропривод за схемою АВК на базі перетворювача ТДП-2 і 
станції управління ШДУ; електропривод на основі вентильного двигуна з 
перетворювачем ПЧВН, ПКВС. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 12 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Стабільність тиску рідини обумовлена тим, що при зменшенні 
водорозподілу підвищується тиск трубопровідної мережі, а частота обертання 
двигуна насоса знижується за рахунок дії регулюючої системи.  , навпаки, тиск 
рідини в мережі зменшується, а частота обертання зростає. Основним 
призначенням системи стабілізації тиску рідини в системі трубопроводів є 
підтримка тиску на заданій позначці. 
У системі стабілізації тиску в трубопровідній мережі необхідно додавати 
нерегульований насос, коли приплив або відтік води значно збільшується, і 
відключати, коли він зменшується.. 
Регульованим приводом повинні оснащуватися найбільші насосні агрегати 
з найбільш пологої характеристикою. У разі використання однотипних насосів, 
щоб уникнути утворення мертвих зон робочі колеса нерегульованих насосів 
повинні мати діаметри, менші регульованих. У разі рівного розподілу діаметрів і 
роботі регульованого насоса в режимі максимальних подач з підвищеною частотою 
обертання (в разі застосування частотного електроприводу) він повинен бути 
укомплектований двигуном підвищеної потужності відповідно до рекомендацій. 
Незважаючи на очевидні переваги, регульовані електроприводи ще не стали 
поширеними в насосних установках. В даний час склалися умови, які вимагають 
його більш широкого використання. Швидкий розвиток напівпровідникової 
техніки дозволив створити надійні і відносно дешеві регульовані електроприводи 
на основі статичних перетворювачів. Крім того, світова енергетична криза наочно 
демонструє справжню цінність енергетичних ресурсів і стимулює заходи щодо 
раціонального використання енергії. У зв’язку з цим розширені дослідження, 
розробки та створення насосних агрегатів з автоматично регульованими 
електроприводами .Нижче наведено вказівки щодо деяких найбільш типових 
налаштувань. 
 
 
 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 13 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
1.5 Способи регулювання насосної установки 
Регулюючі впливу можуть носити конструкторсько-технологічний характер 
або оперативно-експлуатаційний. 
До конструкторсько-технологічним впливам на характеристики системи 
насос-трубопровід слід віднести: 
- вибір геометричних та технологічних параметрів самого трубопроводу 
відповідно до технічного завдання; 
- підбір параметрів насоса; 
- обточування колеса насоса з метою зміни його характеристики; 
- заміна колеса насоса з тією ж метою. 
Всі ці заходи виконуються на стадії проекту, монтажу і налагодження 
трубопроводу, вони не можуть бути використані оператором в процесі щоденної 
експлуатації трубопроводу, тому ми розглядати їх далі не будемо. 
В даний час відомі чотири методу оперативного регулювання режимів 
роботи водопроводів: 
- регулювання методом послідовного (паралельного) включення насосів; 
- регулювання методом дроселювання трубопроводу; 
- регулювання методом перепуску частини подачі насоса на його вхід; 
- регулювання зміною частоти обертання приводного електродвигуна. 
На рисунку 1. 2 наведені (в о. Е.) Залежно споживаної насосом потужності 
Р при нерегульованому приводі і РН  при регульованому приводі від подачі 
(розбору) води. крива ∆Р, обумовлена графічної різницею, характеризує - 
потужність, заощаджену в разі установки регульованого приводу. Залежно від 
статичного напору НС* економія електроенергії може становити до 30% від 
встановленої потужності двигуна. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 14 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
 
1 - потужність споживана нерегульованими насосами; 2 - потужність споживана 
регульованими насосами; 3 - потужність, зекономлена при установці регульованого приводу. 
 
Рисунок 1.2 - Залежно споживаної насосом потужності 
 
 
1.6 Основні відомості про частотно-регульованому електроприводі 
Скалярний і векторний управління асинхронним двигуном 
До недавнього часу керування асинхронним електродвигуном за допомогою 
частотного режиму було серйозною проблемою, незважаючи на те, що концепція 
регулювання частоти була створена в 1930-х роках.  Висока ціна перетворювачів 
частоти була основною перешкодою для розвитку частотно-регульованих 
електроприводів.  Однак поява силових ланцюгів, оснащених транзисторами IGBT, 
і створення високопродуктивних мікропроцесорних систем керування дозволили 
кільком компаніям у Європі, США та Японії виробляти сучасні перетворювачі 
частоти за розумною ціною. 
 Контроль швидкості приводу – це процес, який можна здійснити за 
допомогою багатьох інструментів і обладнання. Це включає в себе механічні 
трансмісії, резистори, які можна вставити в статор або ротор, рідинні муфти, 
електромеханічні перетворювачі частоти та статичні перетворювачі частоти. 
Використання перших чотирьох типів обладнання не може гарантувати якісне 
регулювання швидкості, не є економічним, вимагає великих витрат і операцій при 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 15 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
монтажі. Статичні перетворювачі частоти на даний момент є найдосконалішими 
контролерами асинхронного приводу. 
Принцип частотного перетворення способу регулювання швидкості 
асинхронного двигуна полягає у зміні кутової швидкості магнітного поля статора 
за постійною формулою числа полюсів p шляхом зміни частоти f1 напруги 
живлення. 
Цей метод забезпечує плавне регулювання швидкості в широкому діапазоні 
і високу жорсткість механічних властивостей. 
При цьому регулювання швидкості не супроводжується збільшенням 
ковзання асинхронного двигуна, тому втрати потужності при регулюванні 
невеликі. 
Щоб отримати високоенергетичні характеристики асинхронного двигуна — 
коефіцієнт потужності, ефективну роботу, здатність до перевантажень — 
необхідно змінювати як напругу живлення, так і частоту. 
 Закон зміни напруги залежить від характеру моменту навантаження 
Мс.При постійному моменті навантаження Mс = const напруга на статорі повинна 
регулюватися пропорційно частоті: 
(1.1.)  
 
 
Для вентиляторного характеру моменту навантаження це стан має вигляд:  
  
 (1.2.)  
               . 
При моменті навантаження, назад пропорційному швидкості: 
 
 (1.3.)  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 16 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
 
Тому, щоб плавно регулювати частоту обертання вала асинхронного 
двигуна, перетворювач частоти повинен одночасно регулювати частоту і напругу 
на статорі асинхронного двигуна. 
 При скалярному керуванні величина та частота напруги, що подається на 
двигун, змінюється відповідно до певних правил. Зміни частоти напруги мережі 
призводять до відхилень розрахункових значень максимального і пускового 
моменту двигуна, к.ПД, коефіцієнта потужності.Тому для підтримки необхідних 
робочих характеристик двигуна необхідно змінювати амплітуду напруги при зміні 
частоти. 
В існуючих перетворювачів частоти при скалярному управлінні найчастіше 
підтримується постійним відношення максимального моменту двигуна Ммакс до 
моменту опору на валу Мс. Тобто при зміні частоти амплітуда напруги змінюється 
таким чином, що відношення максимального моменту двигуна до поточного 
моменту навантаження залишається незмінним. Це відношення називається 
перевантажувальна здатність двигуна. 
При сталості перевантажувальної здатності номінальні коефіцієнт 
потужності і к. П. Д. Двигуна на всьому діапазоні регулювання частоти обертання 
практично не змінюються. 
Основна особливість при регулюванні артеріального тиску полягає в тому, 
що необхідно змінювати напругу U на статорі як у функції моменту статичних Mс 
опорів, так і відповідно до зміни частоти. 
Тому для скалярних методів керування залежність напруги живлення від 
частоти залежить від характеру навантаження на вал двигуна. При цьому за умови 
постійного моменту навантаження співвідношення U/f=const завжди підтримується 
постійним, що фактично гарантує постійність максимального моменту двигуна. 
Однак на низьких частотах, починаючи з певного значення частоти, максимальний 
крутний момент двигуна починає зменшуватися. Щоб компенсувати це і збільшити 
пусковий момент, використовуються підвищені рівні напруги живлення. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 17 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Використовуючи залежність максимального крутного моменту від напруги 
і частоти, можна побудувати графік для U от f для будь-якого типу навантаження. 
Важливою перевагою скалярного методу є можливість одночасного 
управління групою електродвигунів. 
Для більшості практичних ситуацій використання частотно-модульованих 
електроприводів із регулюванням швидкості двигуна до 1:40 достатньо скалярного 
керування. 
 Векторне керування дозволяє значно збільшити діапазон регулювання, 
точність регулювання та збільшити швидкодію електроприводів. Цей метод 
забезпечує прямий контроль крутного моменту двигуна. 
 Обертальний момент визначається струмом статора, який створює поле 
поля. Для прямого керування моментом, крім величини, необхідно також 
змінювати фазу струму статора, тобто вектор струму.  Звідси походить термін 
«векторне управління». 
 Щоб контролювати вектор струму і, таким чином, положення потоку 
статора відносно ротора, що обертається, точне положення ротора має бути відоме 
в будь-який час. Цю задачу можна вирішити за допомогою виносних датчиків 
положення ротора або шляхом розрахунку інших параметрів двигуна для 
визначення положення ротора. 
Частотно-модульовані електроприводи з векторним керуванням без 
датчиків зворотного зв'язку по швидкості є менш витратними, але векторне 
керування вимагає великої кількості швидкісних обчислень перетворювачем 
частоти. 
Крім того, робота частотно-модульованих електроприводів без зворотного 
зв’язку за швидкістю неможлива для прямого керування крутним моментом на 
низькій швидкості та майже нульовій швидкості.. 
Векторне керування з датчиком зворотного зв'язку по швидкості забезпечує 
діапазон регулювання до 1:1000 і вище, точність регулювання швидкості - одна 
сота, точність моменту - відсоток. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 18 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Синхронні приводи FM використовують ті ж методи керування, що й 
асинхронні приводи. 
 Керуюча частина ПЧ виконана на цифровому мікропроцесорі і забезпечує 
керування силовим електронним ключем, а також вирішення великої кількості 
допоміжних завдань (контроль, діагностика, захист).При цьому на вихідному кінці 
перетворювача частоти формується трифазна (або однофазна) змінна напруга 
змінної частоти і амплітуди. ( ивых=  vаr,  ƒвых =  vаr). 
Механічні характеристики асинхронного двигуна при частотному 
регулюванні швидкості для різних об'єктів управління мають вигляд 
представлений на рисунку 1.3.  
Отже, для об’єкта керування зі статичним навантаженням постійного 
крутного моменту Mc=Const напруга джерела живлення повинна змінюватися 
прямо пропорційно його частоті U/f=const. бути: U/f = const , при навантаженні 
вентилятора закон керування відповідає U/f2 = const.З цих причин метод 
регулювання найбільш широко використовується для механізму Mс = Const, хоча 
в принципі використання функціональних перетворювачів дозволяє забезпечити 
виконання будь-якого з цих законів.. 
 
 
Рисунок 1.3 – Механічні характеристики асинхронного двигуна 
До недавнього часу системи електричного приводу для машин постійного 
струму були повністю побудовані на двигунах постійного струму. Причиною цього 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 19 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
є відсутність надійних перетворювачів частоти. У той же час система тиристорного 
перетворювального двигуна (ТП-Д) також має наступні недоліки: 
- обмеження швидкості наростання струму якоря, збільшення моменту 
інерції електроприводу, внаслідок чого знижується швидкодія системи 
автоматичного регулювання; 
- високі масогабаритні показники; 
- трудомістке обслуговування. 
Перераховані недоліки обумовлені наявністю струмоприймачів, тому при 
побудові систем електроприводів на основі асинхронних двигунів КЗ процес 
комутації можна виключити. 
 В даний час є достатній досвід промислового застосування в діапазоні 
потужностей 35.. на основі систем IF-AD для електроприводів.  100 кВт. 
Таким чином, діапазон регулювання системи IF-AD становить 1:1000 або 
більше, а точність регулювання швидкості - одна сота і точність крутного моменту 
- одна сота може забезпечити необхідну синхронізацію швидкості приводного 
двигуна в стані тяги постійного струму. без З метою переривчастого витягування 
дається натяг нитки. 
Насосна станція з частотно-регульованим електроприводом. На 
Талдикорганській насосній станції № 1 пуск звичайного короткозамкнутого 
асинхронного двигуна потужністю 110 кВт/год здійснюється ПХТ-
перетворювачем розробки НДІ хімічної промисловості ім. Структура системи 
керування електроприводом аналогічна описаній вище, за винятком того, що в 
якості перетворювача рівня рідини в системі використовується ультразвуковий 
рівнемір рідини ECHO3. Застосування в цій установці частотно-регульованих 
електроприводів зменшує споживання електроенергії на 60 тис. кВт/год на рік, т. о. 
близько 5%. 
У Талдикорганській насосній станції також використовується частотний 
перетворювач типу PCR-2 виробництва фінської компанії Stromberg, на базі якого 
встановлено більше 10 систем автоматичного регулювання режиму роботи 
насосної станції, агрегатів від 75 до 160 кВт. створений і експлуатується. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     20 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
Частотні перетворювачі Stromberg є високонадійними і досить компактними 
насосними регуляторами. Для забезпечення рівномірного використання насосних 
агрегатів передбачено пристрій, за допомогою якого насосні агрегати можна по 
черзі підключати до перетворювача. 
 Багатошвидкісні електродвигуни насосних агрегатів. Деякі циркуляційні 
насосні станції Талдикорганської ТЕС оснащені вертикальними насосними 
агрегатами з двошвидкісними двигунами марки ДВДА215/64-16-20К. Із семи 
насосів на кожній станції два приводяться в рух цими електродвигунами. Двигун 
має номінальну потужність 1400 кВт при 375 і 300 об/хв. Наявність даного 
насосного агрегату дозволяє краще адаптувати режим роботи насосного агрегату 
до режиму роботи теплової мережі.Двошвидкісні електродвигуни також 
використовуються в водонасосних агрегатах. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 21 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Об'єктом автоматизації є насосне обладнання каналізаційної напірної 
станції, завданням якого є своєчасне відкачування стічних вод з грабельного 
резервуара. 
До переліку керованого обладнання входять: 
• • Насосний агрегат №1 - 
• • Насосний агрегат №2 - 
• • Насосний агрегат №3 - 
• • Насосний агрегат №4 - 
• • Блок контролю насосного агрегату №1 - 
• • Блок контролю насосного агрегату №2 - 
• • Блок контролю насосного агрегату №3 - 
• • Блок контролю насосного агрегату №4 - 
• • Усмоктувальна засувка насосного агрегату №1 - 
• • Усмоктувальна засувка насосного агрегату №2 - 
• • Усмоктувальна засувка насосного агрегату №3 - 
• • Усмоктувальна засувка насосного агрегату №4 - 
• • Напорная засувка насосного агрегату №1 - 
• • Напорная засувка насосного агрегату №2 - 
• • Напорная засувка насосного агрегату №3 - 
• • Напорная засувка насосного агрегату №4 - 
• • Датчик рівня грабельного резервуара - 
• • Датчик тиску напірного трубопроводу №1 - 
• • Датчик тиску напірного трубопроводу №2 - 
• • Датчик витрати напірного трубопроводу №1 - 
• • Датчик витрати напірного трубопроводу №2 - 
• • Датчик тиску перед напірної засувкою насосного агрегату №1 - 
• • Датчик тиску перед напірної засувкою насосного агрегату №2 - 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист № докум.  22 
Подпись Дата 
 
• • Датчик тиску перед напірної засувкою насосного агрегату №3 - 
• • Датчик тиску перед напірної засувкою насосного агрегату №4- 
 
Кожен з насосних агрегатів може працювати в одному з трьох режимах 
роботи: 
• • ДУ - дистанційне керування. Пуск і зупинка, контроль роботи 
технологічного обладнання здійснює ПЛК, відповідно до заданого алгоритму 
роботи і попередньо встановленими параметрами регулювання; 
• • СМ - силовий модуль. Пуск і зупинка здійснюється операторами в 
ручному режимі за допомогою елементів управління розміщених на відповідних 
блоках керування насосними агрегатами; 
• • ПМУ - пост місцевого управління. Пуск і зупинка здійснюється 
операторами в ручному режимі за допомогою елементів управління розміщених на 
відповідних постах місцевого управління насосними агрегатами. 
 
  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     23 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми  
 
ТП-297 (ГКНС-2 головна каналізаційна насосна станція №2) призначення: 
приймання та перекачування стічних вод міста Черкаси на очисні споруди ПАТ 
«Азот» з  продуктивністю 120000 м3/доб. Насосна станція має чотирі основні 
насосні агрегати фірми FLYGT 250кВт 0,4кВ з характеристиками Q -2200м3/год 
та  H=18 метрів заглибленого виконання з охолодженням за рахунок перекачує 
мого середовища  один насосний агрегат  фірми FLYGT 100кВт 0,4кВ з 
характеристиками Q -1600м3/год та  H=22 метрів заглибленого виконання з 
охолодженням за рахунок перекачуємого середовища резервний та аварійного 
насосного агрегата  фірми FLYGT 90кВт 0,4кВ з характеристиками Q -1200м3/год 
та  H=18 метрів заглибленого виконання з охолодженням за рахунок перекачуємого 
середовища для відкачування води з площини машинного залу в разі пошкодження 
трубопроводів в машинному залі. 
ТП-297 відноситься до І-ї категорій з надійності енергопостачання  та має 
три ввода 10 кВ 1,2 вводи (ком.№6 та №5 відповідно) живлення отримують від ТП-
331 , ввод 3 (ком.№13) отримує живлення від ТП-320. РУ-10 кВ зібране на 
високовольтних комірках типу КСО 298.  РУ-10 кВ має автоматичний секційний 
вимикач між І-ю та ІІ-ю секцією шин 10кВ (ком.№1 та №2). Третій ввод має 
можливість як споживати електроенергію так віддавати). Облік електроенергії 
ведеться по стороні 10кВ за допомогою лічильників трансформаторного 
включення типу ZMG 405 CR 100В 5/10А з класом точності 0,5 (актив) та 1 
(реактив) які безпосередньо встановленні на ввідних комірках. ТП-297 має два 
трансформатора власних потреб 10/0,4кВ потужністю 630 кВа (ком.№14 та №11) 
які забезпечують власні потреби насосної станції (освітлення, електроопалення, 
живлення вантажо-підйомних механізмів, електропривод них засувок та інше). 
Живлення магістральних насосних агрегатів забезпечується від  ком.№12 ТС-
1 800кВа 10/0,4кВ та від ком.№9 ТС-800 кВа 10/0,4кВ. ТС-1 та ТС-2 силові 
трансформатори сухого виконання. Захист ТС-1 ТС-2 по лінії 10 кВ зібрано 
безпосередньо на комірках за допомогою мікропроцесорних реле типу РЗЛ-01, 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подпись 24 
Дата 
 
дане реле контролює струми живлення та струм нульової послідовності. Захист по 
лінії 0,4кв виконується за рахунок автоматичних вимикачів типу NZMN4-AE1600 
(на схемі шафа №1 та №2). Комірки №8 та №7 це комірки в яких встановленні 
трансформатори напруги НТМИ (вимірювальні) 10/0,1кВ для забезпечення кіл 
обліку та кіл релейного захисту.  
Штатна схема електропостачання наступна: перший та другий вводи 
ввімкнено (включені масляний вимикач тип ВМГ-133, лінійний вимикач РВФ-
10/400 та шинний вимикач РВФ-10/400 ), зібрана схема автоматичного секційного 
вимикача, вимкнено масляний вимикач. Ввод №3 ввімкнено лінійний шинний 
вимикачі, вимкнено масляний вимикач. В разі знеструмлення одного з основних 
вводів вимикається масляний вимикач аварійного вводу та вмикається масляний 
вимикач автоматичного секційного вимикача дана схема електропостачання діє до 
того часу поки не буде відновлено електропостачання аварійного вводу .     
ТП-297 має РУ-0,4 кВ в якому зібрані І-ша та ІІ-га секція шин з секційною 
панеллю  та має два вводи від трансформаторів власних потреб (пан.№6 ввод №1 
та пан.№5 ввод №2). Також в РУ-0,4кВ встановлені шафи живлення шаф керування 
насосними агрегатами та безпосередньо шафи керування насосними агрегатами 
(БУНА-1 , БУНА-2, БУНА-3, БУНА-4), шафи керування насосною станцією 
БАУНС («Блок автоматичного керування насосною станцією»), шафу керування 
аварійним насосним агрегатом  (в разі затоплення машинного залу) ШУНАР. 
«БАУНС»- шафа керування насосною станцією зібрана в металевому ящику 
ІР-54 в якому встановлено захисна комутаційна апаратура, блок безперебійного 
живлення 220В, блок стабілізованого живлення 220/24В, контролер Unitronics 
Vision 570 з сенсорною панеллю та блоки розширення контролера, світова та 
звукова сигналізація. 
«БУНА-1, БУНА-3» - шафа керування насосним агрегатом потужністю 
250кВт  зібрана в металевому ящику ІР-54 в якому встановлено захисна 
комутаційна апаратура, частотний перетворювач фірми Danfoss VLT FC-
202,  комутаційна апаратура (контактора) для лінії пуску від частотного 
перетворювача (ЧП)  та для лінії пуску від мережі 380В (ПП), мікропроцесорний 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
   25 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
блок захисту насосного агрегату MAS-711, блок струмового захисту 
електродвигуна в режимі ПП МПЗК-55, світлова сигналізація, перемикачі вибору 
режимів керування (ПП-прямий пуск, ЧП- пуск насосного агрегату через частотний 
перетворювач, СМ- ручне керування, ДУ- дистанційне (автоматичне) керування), 
кнопки пуску (СТОП – ПУСК) та зміни завдання (+ , -) які використовуються тільки 
в режимі ручного керування насосним агрегатом, комутаційна 
апаратура  ліній  живлення електропривод них засувок ( всмоктуюча та напірна 
засувки), кнопки керування засувками (відкрити закрити стоп) використовуються 
тільки в ручному режимі.  
«БУНА-2, БУНА-4» - шафа керування насосним агрегатом потужністю 
250кВт  зібрана в металевому ящику ІР-54 в якому встановлено захисна 
комутаційна апаратура, пристрій плавного пуску фірми Danfoss Soft Starter 
MCD500 VLT,  комутаційна апаратура (контактора) для лінії пуску від пристрою 
плавного пуску (ЧП)  та для лінії пуску від мережі 380В (ПП), мікропроцесорний 
блок захисту насосного агрегату MAS-711, блок струмового захисту 
електродвигуна в режимі ПП МПЗК-55, світлова сигналізація, перемикачі вибору 
режимів керування (ПП-прямий пуск, УПП- пуск насосного агрегату через 
пристрій плавного пуску, СМ- ручне керування, ДУ- дистанційне (автоматичне) 
керування), кнопки пуску (СТОП – ПУСК), комутаційна 
апаратура  ліній  живлення електропривод них засувок ( всмоктуюча та напірна 
засувки), кнопки керування засувками (відкрити закрити стоп) використовуються 
тільки в ручному режимі. 
Проаналізовавши систему приступимо до розробки структурної та 
електричної схеми. Результати розробки представлені на кресленнях 
ЗП11.017.423.001 Э1 та ЗП11.017.423.001 Э3. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 26 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
4 Розробка алгоритму  роботи системи 
 
Описаний нижче алгоритм застосуємо тільки автоматичного режиму роботи 
(дистанційне керування). 
Робота насосного обладнання побудована за схемою "Основний - 
Допоміжний - Резервний". Принцип даної схеми полягає в наступному: основна 
робота виконується насосним агрегатом, який оснащений частотним 
перетворювачем. Наявність частотного перетворювача дозволяє здійснювати 
динамічна зміна швидкості обертання крильчатки насосного агрегату, що в свою 
чергу забезпечує підтримку заданого рівня і економії електроенергії. У зв'язку з 
тим, що частотними перетворювачами оснащені два насосних агрегату (№1 і №3), 
отже, в певний момент часу насос №1 буде основним, а насос №3 - резервним, і 
навпаки. 
Допоміжні насосні агрегати, який оснащені пристроєм плавного пуску 
(насос №2 і №4), виконує функцію підвищення продуктивності станції, за умови, 
що основний насос не справляється з притоками каналізаційних стоків в Грабельна 
резервуар. Або бере на себе функцію основного насосного агрегату (без 
динамічного зміни швидкості обертання крильчатки) за умови виходу з ладу 
насосних агрегатів оснащених частотними перетворювачами. У зв'язку з тим, що 
пристроєм плавного пуску оснащені два насосних агрегату (№2 та №4), отже, в 
певний момент часу насос №2 буде допоміжним, а насос №4 - резервним, і навпаки. 
Пуск і зупинка насосних агрегатів здійснюється за заданим рівням в 
грабельному резервуарі. 
Пуск і зупинка основного насоса: 
• • пуск здійснюється при перевищенні фактичного рівня значення 
параметра "Робочий рівень"; 
• • зупинка здійснюється при фактичному рівні, який є нижчим значення 
параметра "Низький рівень"; 
• • аварійна зупинка здійснюється при фактичному рівні, який є нижчим 
значення параметра "Аварійно низький рівень". 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 27 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
 
Пуск і зупинка допоміжного насоса: 
• • пуск здійснюється при перевищенні фактичного рівня значення 
параметра "Високий рівень"; 
• • зупинка здійснюється при фактичному рівні, який є нижчим значення 
параметра "Робочий рівень"; 
• • аварійна зупинка здійснюється при фактичному рівні, який є нижчим 
значення параметра "Аварійно низький рівень". 
Зазначені параметри регулювання можуть бути налаштовані в процесі 
роботи насосного обладнання оператором. 
 
Перемикання насосів "Основний-Резервний " 
Для забезпечення рівного напрацювання, а також для запобігання 
виникнення позаштатної ситуації за умови виходу з ладу одного з насосів 
оснащеного частотним перетворювачем, або насосного агрегату оснащеного 
пристроєм плавного пуску, використовується функціональність автоматичного 
перемикання насосів "Основний-Резервний", "Допоміжний-Резервний». 
Перемикання здійснюється в декількох випадках: 
1.  при виникненні аварійної ситуації основного (допоміжного) насосного 
агрегату; 
2. при виведенні з автоматичного режиму роботи основного 
(допоміжного) насосного агрегату; 
3. при виконанні алгоритму зрівнювання годин напрацювання насосних 
агрегатів. 
При виконанні одного з перерахованих вище умов, насосний агрегат, який 
виконував функції основного (допоміжного) стає резервним, а резервний - 
основним (допоміжним). 
Алгоритм зрівнювання. 
Один раз в заданий оператором період здійснюється перевірка 
напрацьованих годин насосних агрегатів. Якщо основний (допоміжний) насосний 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
  28 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
агрегат має більшу кількість напрацьованих годин, то він автоматично 
переводиться в режим резервного, а резервний в режим основного (допоміжного). 
Якщо кількість напрацьованих годин менше або дорівнює кількості напрацьованих 
годин резервного насоса - зміна не виконується. 
Регулювання 
Пуск, зупинка насосних агрегатів, зміна швидкості обертання крильчатки 
насосного агрегату з частотним перетворювачем в автоматичному режимі 
здійснюється на підставі фактичного показання датчика рівня в грабельному 
резервуарі і значень параметрів регулювання продуктивності технологічного 
устаткування в цілому. Для здійснення подібного регулювання оператору 
надається можливість задавати і змінювати в процесі роботи п'ять основних 
параметрів: 
– "Аварійно високий рівень, [м] "- значення фактичного рівня в 
грабельному резервуарі, яке вважається рівнем затоплення. При досягненні даного 
значення рівня, формується аварійна подія по вищому розряду, яке 
супроводжується звуковою сигналізацією; 
– - "Високий рівень, [м]" - значення фактичного рівня в грабельному 
резервуарі, по досягненню якого буде сформована команда на пуск допоміжного 
насосного агрегату, за умови його готовності роботи в автоматичному режимі; 
– - "Робочий рівень, [м]" - значення фактичного рівня в грабельному 
резервуарі, яке повинно підтримуватися в процесі всі роботи технологічного 
обладнання. Крім того по досягненню цього рівня здійснюється пуск основного 
насосного агрегату, за умови його готовності до роботи в автоматичному режимі. 
Також при зниженні фактичного рівня нижче позначки даного параметра буде 
виконана зупинка допоміжного насоса, за умови його роботи в автоматичному 
режимі; 
– - "Низький рівень, [м]" - значення фактичного рівня в грабельному 
резервуарі, нижче якого буде сформована команда на зупинку основного 
насосного агрегату, за умови його роботи в автоматичному режимі; 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     29 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
– - "Аварійно низький рівень, [м]" - значення фактичного рівня в 
грабельному резервуарі, по досягненню якого буде здійснено екстрений останов 
все працюють в автоматичному режимі насосних агрегатів. 
Нижче, на діаграмі представлено модель стану насосних агрегатів, в 
залежності від фактичного рівня в грабельному резервуарі.  
Вспомог. Готов авто Готов авто Работа авто Готов авто Готов авто
Основной Готов авто Работа авто Работа авто Работа авто Готов авто
Ав.выс.ур-нь
Выс.ур-нь
Раб.ур-нь
Низ.ур-нь
Ав.низ.ур-нь
 
Рисунок 4.1 – Діаграми представлено модель стану насосних агрегатів 
 
4.1 Алгоритм включення-виключення основного насосного агрегату, 
при включеному допоміжному НА 
Зупинка основного НА 
Умова запуску алгоритму 
• У роботі насосні агрегати (НА): основний (частотний перетворювач, 
робота за рівнем, завдання - високий рівень), допоміжний (плавний пуск), Напірні 
засувки (НЗ) для основного і допоміжного НА - відкриті; 
• Основний НА, працює на мінімальній швидкості (750 об); 
Виконання алгоритму: 
• Таймер затримки (виконання алгоритму); 
• Надходить команда на зниження мінімальної швидкості основного НА, до 
повної зупинки. НЗ основного НА залишається відкрита; 
Примітка: 
Пуск основного насосного агрегату. 
Умова запуску алгоритму: 
• Основний НА - вимкнений, напірна засувка - відкрита; 
Допоміжний НА - включений, напірна засувка - відкрита; 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 30 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
• Досягнення робочого рівня; 
Виконання  алгоритму: 
• Таймер затримки (виконання алгоритму); 
• Надходить команда на пуск частотного перетворювача (основного НА). 
Режим роботи по тиску, завдання - (Раб. Ур) - (Delta); 
• Надходить команда, на закриття за алгоритмом в імпульсному режимі 
напірної засувки, допоміжного насосного агрегату. По завершенню закриття 
засувки слід команда на вимикання допоміжного НА; 
Аварійні ситуації: 
Умова запуску алгоритму: 
• Основний НА - вимкнений, допоміжний насосний агрегат - аварійний 
останов; 
Виконання  алгоритму: 
• Пуск частотного перетворювача (основного НА). Режим роботи по рівню, 
завдання - Тек. ур.  
 
4.2 Алгоритм запуску / зупинки допоміжного насосного агрегату 
Запуск допоміжного насосного агрегату: 
Стартове стан: 
• Основний НА (ПП), в роботі на максимальних обертах. Завдання - робочий 
рівень. ВЗ / НЗ - Відкрита. 
• Допоміжний НА (УПП) - вимкнений. ВЗ - Відкрита, НЗ - Закрита. 
Алгоритм запуску допоміжного НА: 
• При досягненні високого рівня надходить команда, включення 
допоміжного НА; 
• Основний НА, змінює завдання на поточний високий рівень. 
• Основний НА, змінює завдання, на рівень вище поточного, це дасть при 
зміні завдання не зраджувати обороти основного НА, але при відкритті НЗ 
допоміжного рівень буде опускатися, і частотний перетворювач буде знижувати 
оберти 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 31 
№ докум. Подпись Дата 
 
• Надходить команда відкриття НЗ допоміжного НА, в імпульсному режимі 
(за алгоритмом), до повного відкриття.  
Зупинка допоміжного насосного агрегату: 
Стартове стан: 
• Основний НА (ПП), в роботі на мінімальних обертах. Завдання - високий 
рівень. ВЗ / НЗ - Відкрита. 
• Допоміжний НА (УПП) - включений. ВЗ / НЗ - Відкрита; 
Алгоритм зупинки допоміжного насосного агрегату: 
• При досягненні робочого рівня, надходить команда основному НА, на 
зміну завдання на поточний робочий рівень; 
• При досягненні робочого рівня надходить команда основному НА (ПП), 
змінити завдання, на рівень нижче поточного. У свою чергу зміна завдання не 
вплине на зміну обертів. Коли НЗ допоміжного НА буде закриватися, витрата буде 
зменшуватися, ПП підвищуватиме обороти що б тримати уставку. 
• Надходить команда на закриття НЗ, допоміжного НА в імпульсному 
режимі (за алгоритмом), до повного закриття. 
 
4.3 Опис алгоритму, включення вимикання насосних агрегатів в 
автоматичному режимі  
ГКНС №2 
Насосна старця працює за принципом основний і допоміжний насосний 
агрегат. Основний насосний агрегат включається по досягненню «робочого рівня»  
Запуск основного насосного агрегату. 
1. На шафі управління обраного насосного агрегату, потрібно за 
допомогою пакетних перемикачів вибрати режими роботи «ДУ» «ПЧ». Після таких 
перемикань насосу прісваюется статус «1», який ми побачимо на панелі 
управління. 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 32 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
2. Запуск алгоритму. 
2. 1. В першу чергу потрібно ввести операторський пароль. Для цього 
потрібно натиснути на кнопку . І в вікно введення ввести 1000. 
 
2. 2. Після введення операторського пароля потрібно зайти в меню 
«Налаштування регулювання», для цього потрібно натиснути на кнопку ; 
2. 3. У меню «Налаштування регулювання», натиснути кнопку ; 
2. 4. У новому меню, яке відкриється натиснути на кнопку . 
 
2. 5. Після натискання на кнопку , система повторно запитає, 
«Продовжити виконання Зміни статусів НА». При натисканні на кнопку , 
система запустить режим «Зміна статусів НА». При натисканні на кнопку , 
система повернеться на головний екран, режим «Зміна статусів», запущений не 
буде. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 33 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
 
3. Опис алгоритму. 
Після угоди, «Продовжити виконання алгоритму« Зміни статусів НА », 
натисканням кнопки , Система в автоматичному режимі за алгоритмом, в 
певному порядку, виробляє виконання дій.  
Розглянемо на прикладі: 
НА №1 - в роботі, обраний режим «ДУ», «ПЧ», усмоктувальна засувка - 
відкрита, напірна засувка - відкрита, режим роботи ПП за рівнем, насосний агрегат 
має статус «1»; 
НА №3, - вимкнений обраний режим «ДУ», «ПЧ», усмоктувальна засувка - 
відкрита, напірна засувка - закрита, насосний агрегат має статус «2»; 
3. 1. НА №1, який працює за рівнем, змінює режим роботи ПП, і продовжує 
працювати по тиску. Завданням ПП, виступає фіксоване значення, тиск гребінки. 
Зворотним зв'язком тиск гребінки. 
Як тільки НА №1, змінив режим роботи ПП, і працює по тиску, подається 
команда на включення НА №3, на закриту напірну засувку, режим роботи, по тиску. 
Завдання -тиск гребінки, (тиск яке записано в ПП, НА №1). Зворотним зв'язком, 
служить датчик тиску, якій встановлений до напірної засувки НА №3. 
Відбувається, виконання вирівнювання тиску. 
Примітка: 
У режимі вирівнювання тиску, потрібно стежити, за мінімальними 
оборотами НА. Наприклад, якщо завдання ПП встановлено 1, 5 bar, хв швидкість - 
800 обор / хв. При таких параметрах, мінімальний тиск частотний перетворювач 
створює більший тиск, ніж вимагається завдання. Отже, потрібно знизити 
мінімальні обороти.  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 34 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
3. 2. Коли процес, вирівнювання тиску завершено, (зрівнялося тиск 
гребінки, і тиск до напірної засувки НА №3). Надходить команда на відкриття 
напірної засувки НА №3, в імпульсному режимі за алгоритмом; 
3. 3. Як тільки, НЗ НА №3 відкрилася, надходить команда на закриття НЗ 
НА №! , В імпульсному режимі, за алгоритмом; 
3. 4. Після закриття, НЗ НА №1, надходить команда, на вимикання НА №1; 
3. 5. Коли НА №1 - вимкнений, напірна засувка - закрита. Надходить 
команда НА №3 на зміну режиму роботи ПП, насосний агрегат №3, продовжує 
працювати, в режимі за рівнем. Завдання - поточний рівень, зворотним зв'язком 
служить датчик рівня (погружной гідростатичний датчик рівня); 
3. 6. Останнім кроком відбувається зміна статусу насосних агрегатів. НА №1 
присвоюється статус «2», НА №3 присвоюється статус «1». алгоритм завершено.  
 
4.4 Алгоритм зміни статусів, ГКНС №2 
Стартовий стан. 
Основний НА: в роботі, НЗ - відкрита, ВЗ - відкрита. 
Допоміжний НА: вимкнений, НЗ - закрита, ВЗ - відкрита. 
Запуск алгоритму: 
1. Ввести пароль «1000»; 
 
2. Зайти в «Налаштування регулювання» 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 35 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
 
3. Зайти в налаштування; 
 
4. Натиснути «ВКЛ», і для продовження виконання натиснути «Так». 
 
Виконання  алгоритму: 
1. Запуск алгоритму; 
2. Якщо «Основний НА» - в роботі, режим роботи - за рівнем, НЗ - відкрита, 
ВЗ - відкрита, 
«Допоміжний НА» - вимкнений, НЗ - закрита, ВЗ - відкрита. 
Тоді виконується зміна режиму «Основного НА». Режим роботи - по тиску, 
завдання - тиск гребінки, зворотний зв'язок - тиск гребінки. 
3. Якщо «Основний НА» - в роботі, режим роботи - по тиску, НЗ - відкрита, 
ВЗ - відкрита. 
«Допоміжний НА» - вимкнений, НЗ - закрита, ВЗ - відкрита. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подпись 36 
Дата 
 
Тоді надходить команда на включення «Допоміжного НА». Режим роботи - 
по тиску, завдання - тиск гребінки, зворотний зв'язок - тиск НА. 
4. Якщо «Основний НА» - в роботі, режим роботи - по тиску, НЗ - відкрита, 
ВЗ - відкрита. 
«Допоміжний НА» - в роботі, режим роботи - по тиску, НЗ - закрита, 
 ВЗ - відкрита, тиск НА = тиск гребінки. 
Тоді надходить команда на відкриття НЗ «Допоміжного НА», в імпульсному 
режимі за алгоритмом. 
5. Якщо «Основний НА» - в роботі, режим роботи - по тиску, НЗ - відкрита, 
ВЗ - відкрита. 
«Допоміжний НА» - в роботі, режим роботи - по тиску, НЗ - відкрита, 
ВЗ - відкрита 
Тоді надходить команда на закриття НЗ «Основного НА». 
6. Якщо «Основний НА» - в роботі, режим роботи - по тиску, НЗ - закрита, 
ВЗ - відкрита. 
«Допоміжний НА» - в роботі, режим роботи - по тиску, НЗ - відкрита, 
ВЗ - відкрита 
Тоді надходить команда на вимикання «основного НА». 
7. Якщо «Основний НА» - вимкнений, НЗ «основного НА» - закрита, 
«Допоміжний НА» - в роботі, режим роботи - по тиску, НЗ - відкрита, 
ВЗ - відкрита, 
Тоді надходить команда, на зміну режиму роботи. Режим роботи - за рівнем, 
завдання поточний рівень, зворотний зв'язок - рівень. 
8. Якщо «Основний НА» - вимкнений, НЗ «основного НА» - закрита, ВЗ - 
відкрита, 
«Допоміжний НА» - в роботі, режим роботи - за рівнем НЗ - відкрита, 
ВЗ - відкрита. 
Тоді надходить команда на зміну статусів НА, завершення алгоритму 
«Зміна статусів НА». 
  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 37 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
5 Розрахунок та моделювання основних елементів системи 
 
5.1 Розрахунок навантажень механізмів установки 
Щоб вибрати відцентровий насос, який підходить для конкретної установки, 
важливо розуміти взаємозалежність певних параметрів.  При створенні 
характеристики подача насоса Q є змінним параметром, який вважається 
незалежним, оскільки він безпосередньо пов’язаний зі споживанням рідкого 
середовища в системі трубопроводів насосної установки.  Інші параметри насоса 
залежать від подачі. 
«Кореляція між потоком рідини через трубу та тиском H, необхідним для 
підтримки зазначеного потоку, відома як статична властивість мережі. Ця 
залежність представлена рівнянням.: 
                                          Hc = Hст + R ⋅Qном ,                                          (5.1) 
У цьому конкретному випадку Нст представляє статичну складову голови, 
яка дорівнює нулю.  Опір мережі, R, не є постійною величиною;  він коливається 
залежно від стану мережі.  При відсутності споживання води з мережі R становить 
100Rб.  І навпаки, при максимальному споживанні води R стає Rb, де Rb 
визначається як Rб =H 2
ном/Q ном  , основний опір мережі. 
 При відсутності споживання води з мережі опір мережі 100Rb.  Це пов'язано 
з тим, що вода тече по зворотному трубопроводу і відбувається витік води, 
наприклад, при ослаблених з'єднаннях і інших подібних сценаріях. 
Співвідношення між тиском H і подачею Q насоса відоме як його статична 
характеристика, яка вимірюється при постійній частоті обертання n робочого 
колеса: 
2

H n 
= H0  − C ∗Q2
                                           nном  ,                                    (5.2) 
2
де: Н0 - натиск, відповідний нульовій подачі, H0 = Hном + C ∗Qном , м;  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 38 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
С - коефіцієнт, який визначається як C=H1-H 2 2
ном/Q ном-Q 1, тут Н1 = 25,7 м и 
Q1 = 60 м3/ч - деякі точки на характеристиці насоса; n, nном - відповідно поточна і 
номінальна швидкість обертання насоса.  
Щоб забезпечити постійність тиску під час пікового споживання води, ми 
будуємо параметри для трьох різних швидкостей обертання: nnom при 2900 об/хв, n 
при 2489 об/хв і n при 1993 об/хв.  Ці швидкості відповідають максимальному 
споживанню води з мережі, 50% споживання води з мережі та мінімальному 
споживанню води з мережі відповідно. 
 Використовуючи формули 5.1 і 5.2, можна створити сукупні статичні 
ознаки як трубопроводу, так і насоса турбомеханізму.  Ці характеристики були 
обчислені та створені в електронному вигляді за допомогою програмного 
забезпечення EXCEL.  Графічне зображення результатів розрахунків за формулами 
5.1 і 5.2 наведено на рисунку. 5.1. 
 
 
 
Рисунок 5.1 – Поєднані статистичні характеристики насоса і мережі 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 39 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
5.2 Дослідження частотно-керованого електроприводу насосної станції 
в середовищі MATLAB 
Для дослідження асинхронного двигуна та його робочих процесів можна 
використовувати математичну модель, яка базується на представленні токів та 
напруг фаз статора та ротора у вигляді просторового вектора [4]. Це дозволяє 
спростити структуру рівнянь та зменшити їх кількість. 
Загалом, на трифазній обмотці статора діє трифазна система напруг. При 
цьому, для кожної фази можна визначити відповідний вектор напруги, який 
відображає амплітуду та фазову зсув напруги у просторі. Аналогічно, для токів фаз 
статора та ротора також можна визначити відповідні вектори, що відображають 
амплітуду та фазову зсув току. 
Математична модель асинхронного двигуна може бути побудована на 
основі рівнянь, що описують електромагнітні та механічні процеси, які 
відбуваються у ньому. До таких рівнянь можуть належати, наприклад, рівняння 
електромагнітного поля, рівняння руху та рівняння зв'язку між електромагнітними 
та механічними величинами. 
Застосування просторових векторів для опису токів та напруг фаз 
асинхронного двигуна дозволяє скоротити кількість необхідних рівнянь та 
спростити їх структуру, що зробить дослідження робочих процесів більш 
ефективним та зрозумілим.: 
 
U A =U m sinωt,
U B =U sin(ωt 2π
− ),
                                    m 3                                           (5.3)                    
U U sin(ωt 2π
C = m + ).
3
 
Сумарний вектор напруги можна представити у вигляді: 
U Σ =U A +U B +U C . 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     40 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
За умови, що вісь А координатної системи А, В, С пов'язана з речовою віссю 
комплексної площини, яка знаходиться перпендикулярно до валу машини, 
просторовий вектор напруги на обмотках статора асинхронного двигуна може бути 
визначений за допомогою рівняння.: 
2 2
                             U S = U Σ = (U A + aU B + a2U C ),                               (5.4) 
3 3
де U A ,U B ,U C  – миттєві значення фазних напруг (5.3); 
a – оператор повороту. 
a = e j2π / 3 = −1/ 2+ j 3 / 2,
                          2 j4 / 3 j2 / 3                            (5.5) 
a = e π = e− π = −1/ 2− j 3 / 2.
 
Формула для просторового вектора напруги на обмотках статора 
асинхронного двигуна (5.5) базується на виразах (5.3) і (5.4), які визначають 
компоненти напруги відносно осей координатної системи А, В, С. Конкретні 
підстави для цих виразів залежать від обраної системи координат та положення 
обмоток статора відносно неї. Зазвичай вирази (5.3) і (5.4) отримують шляхом 
проектування фазних векторів напруги на відповідні координатні осі, а потім їх 
компоненти об'єднуються відповідно до формули (5.5): 

U sinωt ( 1 j 3 2π 
 m + − + )U m sin(ωt − ) +
2 
                U S =  2 2 3 
3 ,         (5.6) 
 1 3 
 + (− − j )U m sin(ωt 2π
+ )
 2 2 3 
Перетворивши отримуємо наступні формули:  
sin(ωt 2π
± ) = sinωt cos(2π ) ± cosωt sin(2π ),
                        3 3 3                      (5.7) 
cos(2π ) 1 , sin(2π ) 3
= − = .
3 2 3 2
Після відстановки (5.6) отримаємо: 
                                    U S =U m (sinωt − j cosωt) ,                               (5.8) 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     41 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
Заммінемо sinωt=cos(π/2–ωt) и cosωt=sin(π/2–ωt): 
                         U S =U m [сos(π / 2 −ωt) − j sin(π / 2 −ωt)],                  (5.9) 
Переведемо отримане вираз: 
                          U =U e− j(π / 2−ωt ) =U e j(ωt−π / 2 )
S m m ,                     (5.10) 
На обмотках статора асинхронного двигуна можна представити токи і 
напруги фаз у вигляді просторового вектора, що призводить до спрощення 
математичного опису робочих процесів. При цьому, якщо поєднати вісь А 
координатної системи з речовою віссю комплексної площини, що розташована 
перпендикулярно валу машини, то просторовий вектор напруги на обмотках 
статора визначається рівнянням, в якому відображаються проекції вектора на вісі 
А, В, С. При цьому виникає постійна по амплітуді просторова хвиля напруги з 
модулем Um, що обертається з кутовою швидкістю ω в позитивному напрямку. 
Початкове положення просторового вектора відповідає куту (–π/2), що дозволяє 
отримати його проекції при обертанні на осі А, В, С за допомогою формул (5.3). 
Геометрична інтерпретація просторового вектора напруги може бути подана як 
вектор на комплексній площині з модулем Um, що обертається з кутовою 
швидкістю ω в позитивному напрямку.  
 
(Im)
В
А
(Re)
U S ω
С
  
Рисунок 5.2 – Просторовий вектор напруги 
Так, уявлення проекцій вектора на фазні осі А, В, С дозволяє визначити 
миттєві напруги в фазах. Однак, для повної інформації про стан системи необхідно 
враховувати не лише проекції векторів на фазні осі, а й їх просторову взаємодію. 
Тому можна уявити всі напруги, струми і потокозчеплення, що входять в рівняння, 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 42 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
що описують роботу асинхронного двигуна, як просторові вектори. Це дає 
можливість отримати повну картину процесів, що відбуваються в системі. 
Для забезпечення ефективної роботи систем електроприводу змінного 
струму, як асинхронних, так і синхронних, часто використовують перетворювачі 
фаз 3/2 і 2/3 [2]. Перший тип перетворює фазні напруги трифазної системи на 
напруги двохфазної системи в координатах α, β. Таким чином, просторовий вектор, 
що зображає результат спільної дії струмів трифазної системи, може бути 
зображений як еквівалентна m-фазна, зокрема, двохфазна система. Обидві 
координатні системи - триосна (А, В, С) і двовісна (α, β) - є нерухомими. У 
математичному відношенні перехід до двохфазної системи еквівалентний розгляду 
просторового вектора в новій прямокутній системі координат α, β. Фізичний зміст 
цього перетворення полягає в заміні реальної трифазної машини на еквівалентну 
двохфазну модель, що характеризується тим же значенням просторового вектора. 
Ця заміна широко використовується при математичному дослідженні електричних 
машин для спрощення систем диференціальних рівнянь, що описують електричну 
рівновагу статорних і роторних ланцюгів.. 
На рисунку 5.3  зображено перетворення координат. 
 
β
(Im) U S
В Uβ
Ua Ualfa
3 А
Ub 2 Uα α
(Re)
Ubeta
Uc
а) С б)   
 
Рисунок 5.3 – Перетворення координат: а) умовне графічне позначення 
перетворювача; б) координати 
Перетворювач (5.3) здійснює перетворення трифазних напруг UA, UB, UC 
(5.3) в двофазні напруги Uα, Uβ відповідно до виразами (5.4) та  (5.5): 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 43 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
U S =Uα + jU 2
β = (U A + aUB + a2U
3 C ) =
                       ,                       (5.11) 
2 1 3 1 3
= U A + (− + j )UB + (− − j )U
3  2 2 2 2 C 

Після перетворення отримаємо 
Uα = 2[U A − (U B +UC ) / 2] / 3,
                          ,                                     (5.12) 
Uβ = (U B −UC ) / 3
Це означає, що фазні напруги трифазної системи зміщені відносно фазної 
вісі α на кут 30 градусів, або ж у відповідних комплексних числах, фазні напруги 
двофазної системи можуть бути отримані за допомогою перетворення Карлісона. 
Окрім того, другий перетворювач (2/3) здійснює перехід від двофазної системи до 
трифазної, що дозволяє контролювати роботу трифазних електричних двигунів за 
допомогою двофазної системи управління. Такі перетворювачі забезпечують 
гнучкість і ефективність в системах електроприводу та знаходять широке 
застосування в промисловості. 
На рисунку 5.4 показана модель перетворювача (3/2) в Simulink (Matlab) [2]. 
 
0.667
1
Sine Wave Ua Gain 1
0.33 Ualfa
Ua
Ualf a
Gain2 Add1
Ub
2 0.33
Sine Wave1 Ubeta Scope Ub
Uc Gain3
3/2
0.577 2
3 Ubeta
Sine Wave2 Add Gain1
 Uc  
 
Рисунок 5.4 – Модель  перетворювача 
На рисунку 5.5 показано результат перетворення трифазної напруги в 
двофазну. Амплітуда напруги взята рівною Um = 1 В, а частота - ω = 314 рад/с (f = 
50 Гц). Просторовий вектор напруги в координатах α, β описується виразом (3.7), 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
  44 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
отриманим для трифазної системи напруг. З (3.7) випливає, що в двофазній системі 
напруги обчислюються як Uα = Um sin(ωt) та Uβ = Um sin(ωt - 2π/3). Результати 
розрахунку напруг Uα та Uβ на моделі дозволяють зробити висновок, що 
просторовий вектор для трифазної і еквівалентної двофазної систем є однаковим і 
має вираз: U =U e j(ωt−π / 2 )
S m . 
Ua
1
0
-1
Ub
1
0
-1
Uc
1
0
-1
Ualfa
1
0
-1
Ubeta
1
0
-1
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05   
Рисунок 5.5 – Результати перетворення 3-хфазной системи напруг в 
двофазне (Um=1В, f=50Гц) 
Перетворювач двохфазної системи в трифазну зазвичай будують на основі 
перетворення Парка (α, β, 0) у трифазну систему координат (А, В, С). Для цього 
використовуються формули: 
  
U A = Re(US ) = Re(Uα + jUβ ) =Uα ,
 
U 1 3
B = Re( a ⋅US ) = Re(− + j )(Uα + jU ) 1U 3
β  = − α + Uβ ,
 2 2  2 2   (5.12) 
 
U C = Re( a2 1 3
⋅US ) = Re( − − j )(U jU ) 1U 3
α + β  = − α − Uβ
 2 2  2 2
де Uα, Uβ - фазні напруги двохфазної системи, Ua, Ub, Uc - фазні напруги 
трифазної системи, ω - кутова частота змінної напруги. Важливо зазначити, що при 
цьому передбачається наявність синусоїдальної форми напруги та виконання умов, 
необхідних для застосування перетворення Парка. [2]: 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 45 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
На рисунку 5.6 показаний процес графічного формування миттєвого стану 
векторів фазних напруг U A ,U B ,U C  для довільного положення просторового 
вектора U S . 
β
(Im)
U S
В Uβ
UС
Ualfa Ua
2 U В
А
Ub Uα α
3 (Re)
Ubeta U A
Uc
а) С б)   
 
Рисунок 5.6 – Графічне пояснення роботи перетворювача: а) загальне 
графічне зображення перетворювача, б) перетворення координат. 
Отриманий вираз (5.12) був використаний для розробки моделі фазового 
перетворювача (2/3) у Matlab [2], як показано на рис. 5.7. 
1 1 1
Ualfa Ua
Gain
Ua -0.5
Ualf a
Sine Wave Gain1
Ub 2
Add Ub
Ubeta
Uc 2 0.866
Ubeta
2/3 Scope Gain2
3
Sine Wave1  Add1 Uc  
 
Рисунок 5.7 – Модель фазового перетворювача з відкритими підсистемами 
На рисунку 5.7 показано результати моделювання еквівалентного 
зворотного перетворення двофазної системи в трифазну. Так само амплітуда 
напруги Um=1В, частота 50Гц.Отримайте трифазну систему напруги з фазою DC-
AC на виході 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 46 
№ докум. Подпись Дата 
 
Ualfa
1
0
-1
Ubeta
1
0
-1
Ua
1
0
-1
Ub
1
0
-1
Uc
1
0
-1
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
Время, с   
 
Рисунок 5.8 – Результати моделювання фазового перетворювача 
Обертання системи координат. Рамка, що обертається, зазвичай може 
рухатися з будь-якою швидкістю відносно нерухомої рамки ωk . Миттєве 
положення такої системи координат відносно нерухомої системи координат 
визначається кутом γ між дійсними осями системи координат. Положення вектора 
просторових напружень в обертовій системі координат можна визначити, 
повернувши його проти напрямку обертання на кут γ. Отже, вираз просторового 
вектора в нерухомій системі координат і обертовій системі координат має наступне 
співвідношення [2]: 
                             U Sk = U Se− jγ  ;   U = U jγ
S Sk e                               (5.13) 
Рисунок 5.9 пояснює математичну основу перетворень координат. 
У фіксованій системі координат (α, β) вектор просторових напружень можна 
виразити в алгебраїчній та орієнтовній формі U S =Uα + jU =U jϕ
β me . 
β
у (Im)
U S
Uβ х
Uх
γ
Uу φ α
Uα (Re)
 
Рисунок 5.9 – Перетворення координат 
Так само в обертовій системі координат (x, y) той самий вектор можна 
виразити як: 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист № докум. 47 
Подпись Дата 
 
U Sk =U x + jU y =U e j(ϕ−γ )
m =U e− jγ
S =
                    = (Uα + jU β ) cosγ − j(Uα + jU β )sinγ = ,      (5.14) 
= (Uα cosγ +U β sinγ ) + j(U β cosγ −Uα sinγ )
З виразу (5.14) отримуємо рівняння: 
                U x =Uα cosγ +U β sinγ , U y =U β cosγ −Uα sinγ .       (5.15) 
Аналогічно отримуємо рівняння з урахуванням (5.13): 
U =U + jU =U jγ
S α β Sk e = (U х + jU у ) cosγ + j(U х + jU у )sinγ =
 
= (U х cosγ −U у sinγ ) + j(U у cosγ +U х sinγ ).
тоді 
               Uα =U х cosγ −U у sinγ , U β =U у cosγ +U х sinγ ,             (5.16) 
На рисунку 5.10 показана модель перетворювача з нерухомої рамки в 
обертову рамку, реалізована за рівнянням (5.15).На вхід моделі подається проекція 
вектора просторових напружень на вісь (α, β) (синусоїдальна напруга з частотою 
314 рад/с) і поточний кут повороту координатної осі з модуля Integrator. , де ωk 
являє собою частоту обертання. Частота обертання в рад/с задається константою на 
вході інтегратора. Слід зазначити, що в даному випадку на вхід моделі в фіксованій 
системі координат подається функція часу синусоїда з частотою 314 рад/с і задано 
обертання координати з частотою 314 рад/с. , на виходах Ux і Uy На виходах Ux і 
Uy повинні бути виведені стаціонарні вектори, що характеризуються постійними 
значеннями.Перетворювач координат реалізований у блоці підсистеми, а його зміст 
показано на рисунку 5.10. 
На рисунку 5.11 показано результати моделювання. На екрані осцилографа 
видно синусоїдальні напруги Ua і Ub в нерухомій системі та постійні напруги Ux=0, 
Uy= –1 в системі, що обертається, що підтверджує наведену вище гіпотезу. 
Якщо частоту обертання координати ωk встановити відмінною від частоти 
вхідної напруги, то на виході перетворювача з’явиться синусоїдальна напруга 
іншої частоти. Отже, просторовий вектор обертається в обертовій системі 
координат з частотою . 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм.   48 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
Відповідно до рівняння (5.16) [2] подібна модель розроблена для 
перетворення змінних в обертовій системі в нерухому систему. 
 
1 sin(u)
314 1
wk s w*t 1
Ux
Constant Integrator cos(u)
w*t
Ux
Sine Wave 2
Ua 2
Ua Uy
Ub Uy
Sine Wave1 Subsystem Scope 3
 Ub  
 
Рисунок 5.10 – Модель трансформатора з нерухомої в обертову систему 
координат 
 
Ua
1
0.5
0
-0.5
-1
Ub
1
0.5
0
-0.5
-1
Ux
1
0.5
0
-0.5
-1
Uy
0
-0.5
-1
-1.5
-2
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
Время, с   
 
Рисунок 5.11  –  Результати моделювання 
На рисунку 5.12 зображено модель перетворювача з обертової рами в 
нерухому, реалізовану за рівнянням (5.16). Внести в модель проекцію вектора 
просторових напружень на вісь обертання (x, y) і поточний кут повороту системи 
координат. На виході моделі отримують компоненти просторового вектора (Ua, 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 49 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Ub) у фіксованій системі координат. Перетворювач координат реалізований у блоці 
підсистеми, а його зміст показано на рисунку 5.12. 
 
1 sin(u)
w*t 1
314 1 w*t Ua
s
Ua cos(u)
wk Integrator Ua
Ux
2
Ux 2
Ux
Ub Ub
Uy Ub
Uy Ua,Ub 3
Subsystem  Uy  
 
Рисунок 5.12 – Модель, перетворена з обертових координат у стаціонарні 
На малюнку 5.13 показано результати моделювання. Напруги Ua, Ub видно 
на екрані осцилографа. Зверніть увагу, що в цьому випадку на вхід інтегратора 
подається сигнал 314 частоти обертання координат! /C, і на виході синусоїдальна 
напруга з частотою 50 Гц. 
 
Ux
2
1
0
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
Uy
2
1
0
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
Ua
1
0
-1
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
Ub
1
0
-1
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
Время, с   
 
Рисунок 5.13 – Результати моделювання процесу перетворення обертових 
координат у стаціонарні 
 
 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     50 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
5.3 Віртуальна модель асинхронного двигуна в середовищі MATLAB 
За замовчуванням модель асинхронного двигуна в розділі бібліотеки 
SimPowerSystems надається для фазного ротора (рисунок 5.14,а). 
 
ir_abc
Tm m Tm
A is_abc
A a m m
B b B wm
0
C c C Te
Multimeter
Asynchronous Machine Asynchronous Machine Machines
SI Units SI Units1 Measurement
Demux
а) б) в)  
 
Рисунок 5.14 – Віртуальні моделі асинхронних двигунів: а) модель 
абсолютної одиниці двигуна з фазованим ротором; б) модель двигуна короткого 
замикання; в) вимірювальні прилади. 
Клеми А, В, С служать для підключення трифазної напруги, клеми А, В, С - 
вихід обмотки ротора. Параметри движка для модифікації в одиницях СІ вводяться 
через діалогове вікно в абсолютних одиницях, яке викликається подвійним 
клацанням миші на зображенні движка (рис. 5.15). 
 
Рисунок 5.14 – Вікно введення параметрів двигуна в абсолютних одиницях 
У серії роторного типу пропонуються два варіанти: намотаний - двигун з 
фазним ротором і короткозамкнутий тип - двигун короткого замикання (з 
короткозамкненим ротором). У рядку Система відліку наведено три варіанти 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 51 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
вибору системи координат: Роторна – обертається з тією ж частотою, що й ротор; 
Стаціонарна – не рухається, що для нас найбільш природно; Синхронна – 
синхронізована з частотою напруги Обертана координата система. Параметри 
асинхронного двигуна вводяться в наступні рядки в абсолютних одиницях. 
 У більшості випадків використовують двигуни короткого замикання (рис. 
5.14, б). До виходу m підключається спеціальний демультиплексор Machines 
Measurement Demux, розташований у розділі SimPowerSystems підрозділу Machine. 
Тип машини змінного струму відображається в рядку Тип машини, який 
відкривається подвійним клацанням лівої кнопки миші (рис. 5.16). 
 
 
Рисунок 5.16 – Вікно для вибору типу машини та списку вихідних змінних 
Слід пам'ятати, що ці параметри не наводяться в посібниках і каталогах, а 
розраховуються різними методами, наприклад, як описано в попередньому пункті. 
Ефективний момент навантаження в Нм встановлюється на вході 
Tm.Відповідно до вимог програми Simulink, блок мультиметра повинен бути 
розміщений в робочій зоні моделі (рис. 3.13, в), інакше процес моделювання 
блокується.. 
 
 
 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 52 
№ докум. Подпись Дата 
 
5.4 Математичний опис системи частотно – регульований асинхронний 
електропривод - відцентровий насос  
Одним з найбільш ефективних шляхів розвитку енергозберігаючих 
технологічних режимів при управлінні відцентровими насосами є регульований 
електропривод. В даний час, домінуюче становище займають частотно - 
регульовані асинхронні електроприводи з системами автоматичного управління, 
що дозволяє вирішити не тільки технологічні завдання насосних агрегатів, а й 
проблему енергозбереження [1]. 
Формування необхідних статичних і динамічних властивостей 
асинхронного частотно-регульованого електроприводу можливо лише в замкнутій 
системі регулювання його координат, функціональна схема якого представлена на 
рисунку 5.17 [2]. 
 
 
Р – регулятор; Д – датчик змінних електроприводу; ПЧ – перетворювач частоти. 
 
 
Рисунок 5.17 – Функціональна схема замкнутої системи ПЧ-АД. 
Для збільшення діапазону регулювання по швидкості в дану систему 
регулювання необхідне введення негативного зворотного зв'язку по швидкості. 
Тому в математичному описі перехідних процесів електроприводу враховується 
зворотний зв'язок по швидкості. Структурна схема системи ПЧ-АД з негативним 
зворотним зв'язком за швидкістю матиме вигляд [2]: 
Відзначимо, що структурна схема, відповідно до рисунка 5.18, є 
лінеарізованною системою електроприводу. 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 53 
№ докум. Подпись Дата 
 
 
АД ∆M c  
РС ПЧ 
∆u ∆u у  ∆ω  ∆M  ∆ω  
з.с  ∆u  
k 1 РС kПЧ 0 β 1
РС +  
Т р 1  
+Т   
РС ПЧ р 1+Т э р β Т м р
∆u W4 W3 ∆ω  W2 W
 1 
о.с   
kо.с  
 
 
Рисунок 5.18 –  Структурна схема системи ПЧ-АД зі зворотним зв'язком за 
швидкістю. 
На схемі прийняті наступні позначення: 
β – модуль жорсткості механічної характеристики; 
Тэ – еквівалентна електромагнітна постійна часу ланцюгів статора і ротора АД; 
 kПЧ – передавальний коефіцієнт функції ПЧ; 
ТПЧ – постійна часу ланцюга управління ПЧ; 
Тм – електромеханічна стала часу. 
Рівняння руху, згідно з передавальної функції W1 структурної 
схеми, можна записати в наступному вигляді: 
∆ω 1
                                  =
M M βT p ,                                               (5.17) 
∆ − ∆ c м
або 
d∆ω 1
                                 = (∆M −∆M c ) ,                                            (5.18) 
dt βTм
де  ∆ω−  збільшення швидкості; ∆M −  приріст моменту; 
∆MC −  приріст статичного моменту навантаження. 
Згідно передавальної функції W2 матимемо наступне співвідношення: 
∆M β
                                =
∆ω − ∆ω 1+T p ,                                                 (5.19) 
0 э
яке можна написати у вигляді диференціального рівняння: 
d∆M
                                Tэ + ∆M = β (∆ω0 − ∆ω)dt ,                                (5.20) 
де ∆ω0 −  приріст кутової швидкості електромагнітного поля АД. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 54 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Рівняння ПЧ, виходячи з передавальної функції W3, запишемо: 
d∆ω0
                              TПЧ + ∆ω = k
dt 0 ПЧ∆UРС ,                                  (5.21) 
а РС (передавальна функція W4) представимо рівнянням: 
t
                 ∆U РС = kРС (∆U з.с −∆U о.с )+ ∫ (∆U з.с −∆U о.с )dt ,                    (5.22) 
0
або 
d∆U
T d∆UРС
РС = k Т у + ∆U
dt РС РС dt у ,                        (5.23) 
Приріст  ∆U у  запишемо в наступному вигляді: 
∆U у = ∆U з.с − kо.с∆ω ,                                    (5.25) 
 
де ∆U з.с  - приріст задає сигналу;  
kо.с  - коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості. 
Таким чином, математичний опис частотно – регульованого 
електроприводу відцентрового насоса можна представити наступною системою 
рівнянь: 
d∆ω 1
                                         = (∆M −∆M c )dt βT , 
м
d∆M
                          Tэ + ∆M = β (∆ω0 − ∆ω)dt ,                             (5.25) 
d∆ω0
                                      TПЧ + ∆ω0 = k
dt ПЧ∆U РС , 
d∆U d∆U у
                                   T РС
РС = kРСТ РС + ∆U
dt dt у , 
                                            ∆U у = ∆U з.с − kо.с∆ω . 
 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 55 
№ докум. Подпись Дата 
 
5.5 Математична модель відцентрового насоса 
Розглянемо відцентровий насос як об'єкт управління і наведемо 
математичний опис його статичних і динамічних режимів на основі математичної 
моделі відцентрового насоса [3]. 
Математичний опис напорнорасходной характеристики насоса запишеться 
в наступному вигляді: 
2 2
                              H = h0 ∗ω + b ∗ω − rн ∗ q ,                                    (5.26) 
де   h0 – наведений натиск холостого ходу насоса;  
        b – коефіцієнт, що характеризує лінійну залежність між напором і 
подачею насоса;  
       rн  -  коефіцієнт, що характеризує внутрішнє гідравлічне опір насоса. 
У рівнянні (5.26) два перших члена визначають процес передачі енергії від 
робочого колеса рідини, а третій член визначає сумарні втрати відцентрового 
насоса, пропорційні квадрату продуктивності. З цього випливає, що динамічні 
показники і інерційність насоса визначається двома першими доданками рівняння 
(5.12). Для отримання залежностей, що характеризують поведінку насоса в 
динаміці, позначимо z = h0∗ω 2 + b∗ω  як динамічну складову характеристику 
відцентрового насоса. 
Динамічну характеристику насоса з урахуванням перехідних процесів в 
ньому можна представити у вигляді: 
dz 2
                                TН + z = b∗ω + h0 ∗ωdt  ,                                  (5.27) 
або 
z 1
= (b ∗ω + h ∗ω 2
                              ).
T p +1 0                                                (5.28) 
Н
Слід зазначити, що насос з системою ПЧ - АД зі зворотним зв'язком за 
швидкістю представляють єдиний механізм, який володіє маховою масою, 
складеної ротором електродвигуна і робочим колесом насоса і має механічну 
постійну часу. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 56 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
5.6 Моделювання системи ПЧ - АД - відцентровий насос в MATLAB 
Математична модель системи ПЧ - АД зі зворотним зв'язком за швидкістю 
- відцентровий насос, на основі системи рівнянь (5.25) і (5.27), буде мати наступний 
вигляд: 
d∆ω 1
= (∆M − ∆M
dt βT c ), 
м
T d∆M
э + ∆M = β (∆ω − ∆ω)
dt 0 , 
d∆ω0
                                   TПЧ + ∆ω0 = k
dt ПЧ∆UРС ,                               (5.29) 
T d∆UРС d∆ω
РС = ∆U у − k
dt РСТРСkOC − k
dt РСТРСkOC∆ω.  
                                                                               
T dz
Н + z = b ⋅ω + h ⋅ω2 ,
dt 0  
де  TН −  постійна часу перехідних процесів в робочому колесі насоса 
(аналогічна електромагнітної постійної часу електродвигуна). 
Для зручності дослідження перехідних процесів динаміки системи ПЧ - АД 
зі зворотним зв'язком за швидкістю і відцентровий насос, після нескладних 
перетворень, систему рівнянь (5.15) представимо в наступному вигляді: 
dx1 1
= (x − A),
dt βT 2  
м
dx2 β
= x β 1
3 − x1 − x ,
dt T T T 2  
э э э
                         (5.30) 
dx3 kПЧ x 1
= − x ,
dt T 4
ПЧ T 3  
ПЧ
dx4 u kРСТРСkOC dx1 kРСТ k
= − − РС OC x ,
dt T dt T 1  
PC PC
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подпись 57 
Дата 
 
dx5 ( b 2h0x
= + 0 )x 1
− x ,
dt T Tн 1 T 5      
Н Н
де  x1 = ∆ω , x2 =∆M , x3 = ∆ω0 , x4 = ∆UPC ,  x0 −  коефіцієнт лінеаризації змінної 
ω 2  . 
Програма рішення системи (5.30), при параметрах асинхронного двигуна 
4А112М2У3:  
  PНОМ = 7,5кВт; n = 3000об/мин; β = 5,085; TM = 0,1; TЭ = 0,05,       
параметрах ПЧ:   
    kПЧ = 5;   TПЧ = 0,001, 
параметрах регулятора швидкості, коефіцієнта зворотного зв'язку: 
    kPC = 0,86; TPC = 0,35; kOC = 0,3 , 
а також параметрах відцентрового насоса К90/20: 
    b = 0,57; h0 = 0,1; x0 = 35; TН = 0,045,    
представлена на рисунку 5.19: 
 
                             function MMN 
                 x0=[0;0;0;0;0]; 
            [T,X]=ode45(@nass,[0 20],x0); 
            plot(T,X(:,1),'g-'); 
            %plot(T,X(:,5),'k-'); 
            hold on 
            grid 
            hold off 
            function dx=nass(t,x) 
            dx=zeros(5,1); 
            dx(1)=1.96*x(2)-78.6*x(1); 
            dx(2)=101.7*x(3)-101.7*x(1)-20*x(2); 
            dx(3)=5000*x(4)-1000*x(3); 
            dx(4)=5*(1-exp(-t/3))-0.74*(1.96*x(2)+0.56*x(1)- 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 58 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
            80*x(1)^2)-   0.74*x(1); 
            dx(5)=140*x(1)-20*x(5); 
            end 
            end 
 
Рисунок 5.19 -   програма рішення системи, при параметрах асинхронного 
двигуна 4А112М2У3 
Динаміка системи ПЧ - АД - Відцентровий насос може бути досліджена на 
структурній схемі моделі представленої на рисунку 5.20. 
 
 
 
Рисунок 5.20 - Структурна схема моделі системи ПЧ - АД – ЦБН в MATLAB 
У програмі, для вирішення системи диференціальних рівнянь (5.30) 
використовується чисельний метод Рунге - Кутта [4]. 
Осцилограми, отримані в результаті моделювання, наведені на малюнках 3. 
20, 3. 21. На рисунку 5.21 представлений перехідною процес швидкості системи ПЧ 
- АД, на рисунку 5.22 представлений перехідною процес тиску на виході насоса.  
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 59 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
 
                      
Рисунок 5.21                                          Рисунок 5.22 
 
На рисунках 5.23, 5.24 показані перехідні процеси системи ПЧ - АД і ЦБН 
при зміні параметрів регулятора швидкості ПЧ – АД ( kPC = 3, TPC = 0,1). 
 
             
Рисунок 5.23                                               Рисунок 5.24 
 
Візуальне дослідження осциллограмм (рисунок 5.23, 5.24) показує, що 
швидкість обертання колеса насоса за якісними характеристиками відповідає 
швидкості системи ПЧ - АД зі зворотним зв'язком за швидкістю. Візуальне 
дослідження осциллограмм (рисунок 5.25, 5.26) показує, що темп наростання тиску 
(прискорення) вище, ніж темп наростання швидкості системи ПЧ-АД.  
  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 60 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
6 Розрахунок надійності 
 
Існує багато методів розрахунку надійності технічних систем, серед яких 
можна виділити наступні: 
1. Аналітичні методи - використовуються для розрахунку надійності систем 
з відомими законами розподілу випадкових величин, таких як експоненційний, 
нормальний та інші. Ці методи включають розрахунок надійності за допомогою 
формул, теорії ймовірностей та математичного аналізу. 
2. Статистичні методи - засновані на аналізі даних, зібраних під час 
експлуатації системи. Вони використовуються для визначення параметрів 
розподілу випадкових величин та оцінки надійності системи. 
3. Експертні методи - використовують знання та досвід експертів для оцінки 
надійності системи. Ці методи можуть включати проведення експертних опитувань 
та інтерв'ю з фахівцями, які мають досвід роботи з системами подібного типу. 
4. Моделювання та симуляція - використовують комп'ютерні програми та 
математичні моделі для розрахунку надійності системи. Ці методи можуть 
включати моделювання функціонування системи в різних умовах, симуляцію 
відмов та використання статистичних методів для оцінки надійності. 
5. Фізичне тестування - використовується для визначення надійності 
системи під час випробувань в реальних умовах. Ці методи можуть включати 
тестування на відмову, тестування на знос та інші. 
6. Метод Монте-Карло. Цей метод базується на статистичній обробці 
великої кількості випадкових чисел. Розрахунок проводиться шляхом генерації 
випадкових значень параметрів системи та оцінки їх впливу на показники 
надійності. Метод Монте-Карло дозволяє отримати достатньо точні результати, але 
вимагає значної обчислювальної потужності комп'ютера. 
7. Метод маршрутів. Цей метод полягає в тому, що система розбивається на 
всі можливі комбінації відмов складових частин, які можуть привести до відмови 
системи в цілому. Потім для кожної комбінації розраховується ймовірність її 
виникнення, та обчислюються відповідні показники надійності системи. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     61 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
8. Метод надійності з показниками переходу. Цей метод використовується 
для аналізу надійності систем, у яких можуть відбуватись ремонти та переходи 
системи з одного стану в інший. Метод полягає в розрахунку перехідних і стійких 
режимів функціонування системи, а також визначенні ймовірності відмов системи 
в кожному стані. 
9. Метод симуляції. Цей метод використовується для дослідження 
надійності систем шляхом їх імітації на комп'ютері. Симуляція виконується 
шляхом генерації випадкових чисел та встановлення правил поведінки системи в 
залежності від цих чисел. Показники надійності системи обчислюються на основі 
результатів симуляції. 
Кожен з методів має свої переваги та недоліки, тому вибір методу залежить 
від конкретних умов та завдань, які необхідно вирішити.  
 
6.1 Структурні методи розрахунку надійності 
Для проведення розрахунків за структурними методами необхідно мати 
інформацію про надійність елементів об'єкта та їх взаємодію, а також про прийняту 
стратегію обслуговування, види та способи резервування. В залежності від обраної 
структурної схеми надійності, розрахунок може бути проведений за допомогою 
різних методів, наприклад методу дерева відмов, методу графів станів і переходів, 
методу петрі-мереж тощо. 
Один з основних показників надійності, який може бути розрахований за 
допомогою структурних методів - це ймовірність безвідмовної роботи об'єкта 
(ПБР). Цей показник характеризує час роботи об'єкта без відмови від моменту його 
введення в дію до певного моменту в майбутньому. Крім того, за допомогою 
структурних методів можуть бути розраховані й інші показники надійності, такі як 
середній наробіток на відмову, середній час відновлення та інші. 
Важливо відзначити, що розрахунок показників надійності за структурними 
методами повинен бути проведений з урахуванням всіх можливих впливів на 
надійність об'єкта, які можуть бути пов'язані з експлуатацією, взаємодією з іншими 
об'єктами, зовнішніми умовами, відмовами інших систем, людським фактором 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 62 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
тощо. 
• Так, це часті структурні схеми надійності, які застосовуються для 
моделювання і аналізу систем з різними рівнями складності і взаємодії 
елементів.  
• Схеми функціональної цілісності - це графічне зображення структури 
системи, де зображуються логічні зв'язки між функціональними блоками. 
Такі схеми використовують для аналізу і виявлення можливих вузьких місць 
у системі. 
• Структурні блок-схеми надійності - це графічне зображення системи, що 
складається з блоків, які відображають окремі елементи системи та логічні 
зв'язки між ними. Схема може включати резервування, блоки діагностики та 
інші складові. 
• Дерева відмов - це структурований спосіб аналізу надійності системи, який 
базується на дереві, де вузлами є стани системи, а ребра відображають 
можливі переходи між станами. Дерево відмов дозволяє визначити 
ймовірність відмови системи за умови відмови окремих елементів системи. 
• Графи станів і переходів - це структурований спосіб представлення 
надійності системи, де стани системи зображаються вузлами, а переходи між 
станами - ребрами. Графи станів і переходів використовуються для аналізу 
систем зі складними процесами переходу між станами.. 
 
Логіко-ймовірнісний метод 
У логіко-імовірнісних методах (ЛВМ) вихідна постановка задачі та 
побудова моделі функціонування досліджуваного системного об'єкта або процесу 
здійснюється структурними та аналітичними засобами математичної логіки, а 
розрахунок показників властивостей надійності, живучості та безпеки виконується 
засобами теорії ймовірностей . 
ЛВМ є методологією аналізу структурно-складних систем, вирішення 
системних завдань організованою складності, оцінки та аналізу надійності, безпеки 
і ризику технічних систем. ЛВМ зручні для вихідної формалізованої постановки 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 63 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
задач у формі структурного опису досліджуваних властивостей функціонування 
складних і високоразмерних систем. У ЛВМ розроблені процедури перетворення 
вихідних структурних моделей в шукані розрахункові математичні моделі, що 
дозволяє виконати їх алгоритмізацію і реалізацію на ЕОМ. 
Основоположником науково-технічного апарату ЛВМ і прикладних 
аспектів їх застосування, а також творцем і керівником наукової школи є 
професор Рябінін І.А. . 
 
Загальний логіко-імовірнісний метод 
Необхідність поширення ЛВМ на немонотонний процеси призвела до 
створення спільного логіко-імовірнісного методу (ОЛВМ). У ОЛВМ розрахунку 
надійності апарат математичної логіки використовується для первинного 
графічного і аналітичного опису умов реалізації функцій окремими і групами 
елементів в проектованій системі, а методи теорії 
ймовірностей і комбінаторики застосовуються для кількісної оцінки 
безвідмовності і / або небезпеки функціонування проектованої системи в 
цілому. Для використання ОЛВМ повинні задаватися спеціальні структурні схеми 
функціональної цілісності досліджуваних систем, логічні критерії їх 
функціонування, імовірнісні та інші параметри елементів. 
В основі постановки та вирішення всіх задач моделювання і розрахунку 
надійності систем за допомогою ОЛВМ лежить так званий подієво-логічний 
підхід. Цей підхід передбачає послідовне виконання таких чотирьох основних 
етапів ОЛВМ: 
• етап структурно-логічної постановки задачі; 
• етап логічного моделювання; 
• етап імовірнісного моделювання; 
• етап виконання розрахунків показників надійності. 
Метод дерев відмов 
Метод Марківського моделювання 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 64 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
6.2 Приклади розрахунку надійності систем простої структури 
Послідовна система 
В системі з послідовною структурою відмова будь-якого компонента 
призводить до відмови системи в цілому.  
Приклад послідовної системи представлений на рисунку 6.1. 
 
 
 
Рисунок 6.1 – Послідовна система 
Система логічних рівнянь для наведеної вище послідовної системи: 
 
                     (6.1) 
 
 
Логічна функція працездатності (рішення системи логічних рівнянь): 
                                            (6.2) 
Ймовірність безвідмовної роботи: 
                                               (6.3) 
У загальному випадку ймовірність безвідмовної роботи системи дорівнює:  
                                                               (6.4) 
 
Паралельна система 
Приклад паралельної системи представлений на рисунку6.2. 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     65 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
 
Рисунок 6.2 – Паралельна система 
В системі з паралельною структурою відмова системи в цілому відбувається 
тільки при відмові всіх елементів.  
Система логічних рівнянь для наведеної послідовної системи:  
 
 (6.5)    
            
Логічна функція працездатності (рішення системи логічних рівнянь):  
                                          (6.6) 
Ймовірність безвідмовної роботи:  
 .                        (6.7) 
У загальному випадку ймовірність безвідмовної роботи системи дорівнює:  
                                                (6.8) 
Система типу k з n 
Імовірність того, що в системі, яка складається з  однакових 
(равнонадежних) елементів, безвідмовно працюють рівно  елементів, може бути 
обчислена за формулою:  
 ,                      (6.9)  
де: 
 - Ймовірність безвідмовної роботи елемента системи;  
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 66 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
 - біноміальний коефіцієнт з  по  . 
Імовірність того, що в системі, яка складається з  однакових 
(равнонадежних) елементів, безвідмовно працюють не менше  елементів, може 
бути обчислена за формулою: 
                          (6.10) 
Імовірність того, що в системі, яка складається з  однакових 
(равнонадежних) елементів, безвідмовно працюють не менше  елементів, може 
бути виражена через ймовірності безвідмовної роботи аналогічної системи меншої 
розмірності:  
                     (6.11) 
Розрахунок на надійність був проведений з використанням ЕОМ  
Результати розрахунку приведені нище. 
Середній час безвідмовної роботи: 
для максимальної інтенсивності відмов    7.483343947E+04   годин; 
для середньої інтенсивності відмов         8.347106058E+04   годин; 
для мінімальної інтенсивності відмов     7.271115465E+04   годин; 
інтенсивність відмов ЕВА при середньому рівні інтенсивностей відмов 
елементів   1.198020000E-05   1/год.  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 67 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
7 Технологічний розділ 
 
Покращити якість роботи електронних систем з одночасним підвищенням 
надійності, зменшенням маси, габаритних розмірів і споживаної енергії при 
мінімальних затратах можливо за рахунок використання методів і засобів 
мікроелектроніки і комплексної мініатюризації. 
Для мікроелектронної апаратури характерно збільшення кількості вузлів, 
виконаних на основі цифрових схем, котрі виготовлені засобами 
напівпровідникової або гібридної технології. 
Однією з особливостей проектування мікроелектронної апаратури 
являється розширення можливостей стандартизації схемних рішень. 
При функціонально-вузловому проектуванні гостро постає питання 
електричного, конструктивного і технологічного узгодження інтегральних схем і 
мікрозборок, які відрізняються конструктивним виконанням, напругою живлення, 
рівнем вхідних та вихідних сигналів. 
Технологічність конструкції друкованих плат (ДП) - пристосованість 
конструкції ДП до обмеженої витрати трудових, матеріальних і енергетичних 
ресурсів на підготовку виробництва і промисловий випуск у заданій кількості по 
вищій категорії якості (виробнича технологічність) і при технологічному 
обслуговуванні і ремонті (експлуатаційна технологічність). Виробнича 
технологічність ДП визначається трудомісткістю виготовлення. Експлуатаційна 
технологічність ДП оцінюється контролездатністю і взаємозамінністю. 
 
7.1 Загальні вимоги до монтажу 
Елементи при закріпленні їхніх виводів повинні бути по можливості 
розташовані так, щоб напис їхнього номіналу і маркування були добре видні та 
були зручні для читання. 
Контакти не повинні мати ушкоджень при монтажі (підпалів, надрізів і т.п.), 
що знижують їх механічну або електричну тривкість. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 68 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Контакти перетином 0,35мм2 і менше необхідно кріпити з виконанням 
повного обороту навколо контактного пелюстка, контакти перетином понад 
0.35мм2 - не менше обороту. 
Всі закріплені на пелюстках кінці монтажних контактів повинні бути щільно 
обжаті. 
При кріпленні контакту до контактних пелюстків необхідно ввести жилу в 
отвір пелюстка і загнути її по радіусі з утворенням гачка. 
 
7.2 Загальні вимоги до пайки 
На якість паяних з’єднань суттєво впливають не тільки технологічні умови 
проведення процесу пайки, але і правильний вибір матеріалів: флюсів, припоїв, 
очисних рідин. 
Флюси, утворюючи рідину і газоподібну зони, які оберігають поверхню 
металу і розплавленого припою від окислення, розчиняють і видаляють вже 
існуючі плівки оксидів і забруднень з поверхні, покращують змочування металу з 
припоєм. Вибір флюсу проводиться виходячи з потрібної хімічної активності, яка 
повинна бути найбільшою в інтервалі температур, який визначається 
температурами плавлення припою. Він повинен швидко і рівномірно розтікатися 
по матеріалах, які паяються, добре проникати в зазори і видалятися з них, легко 
витіснятися розплавленим припоєм, бути термічно стабільним, не виділяти 
шкідливих для здоров’я газів, не викликати корозію металів, які паяються, і 
припоїв. 
В якості припоїв використовуються різні кольорові метали та їх сплави, які 
мають більш низьку температуру, ніж з’єднувані метали. Виходячи із температури 
плавлення припої поділяються на низько-, середньо- і високотемпературні. Для 
пайки монтажних з’єднань РЕА використовують переважно низько- і середньо 
температурні припої Тпл< 450°C. Основними компонентами припоїв є олово і 
свинець, до яких для надання спеціальних якостей можуть добавлятися присадки 
сурми, срібла, вісмуту, кадмію. Так срібло і сурма підвищують, а вісмут і кадмій 
зменшують температуру плавлення і затвердіння припою. Вибір марки припою 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     69 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
визначається призначенням і конструктивними особливостями виробів, типом 
основного металу і технологічного покриття, максимально допустимою 
температурою при пайці, а також технічних і технологічних вимог до паяних 
з’єднань. До технічних вимог відносяться: достатня механічна міцність і 
пластичність; задані теплопровідність і електричні характеристики; коефіцієнт 
термічного розширення (КТР) близький до КТР металу, який паяється; корозійна 
стійкість як в процесі пайки, так і при експлуатації. 
Технологічні вимоги до припою передбачають добру змочуваність 
з’єднуваним ним металів, високі капілярні якості, малий температурний інтервал 
кристалізації для виключення появи пор і тріщин в паяних з’єднаннях. 
Пайка монтажних з'єднань повинна забезпечуватися надійністю 
електричного контакту і необхідною механічною тривкістю. 
Кількість флюсу, який наноситься на місце пайки, повинний бути 
мінімальним. Не припускається велике змочування флюсом місць пайки. 
Монтажні з'єднання варто лудити і паяти. Необхідно дотримуватися 
обережності від зайвого перегріву монтажних виробів, оплавлення ізоляції 
проводів та ізолюючих трубок, ослаблення або відпаювання контактних пелюстків, 
планарних або круглих виводів виробів електронної техніки. 
Місце пайки повинне бути достатньо прогрітим за допомогою паяльника із 
забезпеченням повного розтікання розплавленого припою і відсутністю 
можливості появи помилкової пайки. Після пайки спаяне місце необхідно остудити 
при цьому спаяні вироби повинні бути нерухомими. Тривалість пайки виводів 
виробів електронної техніки повинна бути мінімально необхідною і бути не більш 
тривалості вказаної в ТВ на дані вироби електронної техніки або в технологічних 
рекомендаціях на пайку елементів. Якщо така вказівка відсутня, то орієнтовна 
тривалість пайки повинна бути не більше 5с. 
Поверхня монтажних з'єднань повинна мати глянсовий вид без видимих 
пор, забруднень, напливів, гострих опуклостей припою, сторонніх вкраплень або 
окислів. Припой повинен заливати місце з'єднання виробів електронної техніки з 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 70 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
усіх боків, заповнювати щілини і зазори між проводами і контактами. Кількість 
припою для пайки монтажних з'єднань повинно бути мінімальним. 
Паяння повинне забезпечувати при зовнішньому огляді розташування 
контурів підпаяних контактів. 
При монтажі штепсельного роз’єму припускається незначний наплив 
припою на зовнішню поверхню контакту. Не припускаються каплевидні і 
шиповидні напливи. 
Температуру жала паяльника необхідно контролювати приладом 4-703 
МГ2.821.Э1649 або МПП-254М. 
 
7.3 Зальні вимоги до технологічного контролю 
Змонтовані плати піддаються технічному контролю. Загальна структура 
контрольних операцій включає візуальний контроль монтажу, автоматичний 
контроль правильності монтажних з’єднань, функціональний контроль зібраних 
плат. 
Шляхом зовнішнього огляду і порівняння із зразками провіряють тип, 
номінальне значення, маркування, якість лудження виводів, відсутність подряпин, 
сколів, тріщин корпуса і пошкодження надписів.  
Всі контрольні операції повинні бути виконані відповідно до технічних 
умов та вимог і без погіршення якості монтажу. 
Надійність монтажних з'єднань перевіряється при зовнішньому огляді. 
Механічну тривкість монтажних з'єднань припускається перевіряти 
вибірково, але не більш одного разу в процесі приймання монтажу. Зусилля 
повинно бути спрямоване уздовж осі припаяного проводу і не повинно 
перевищувати 0,5кг. В окремих випадках припускається перевірка пінцетом, на 
губки якого повинні бути надягнуті ізоляційні трубки. 
Контроль правильності електричних з’єднань є необхідною операцією 
перед настройкою. В одиничному і дрібносерійному виробництві цю операцію 
виконують вручну за допомогою універсальної вимірювальної апаратури по картам 
опорів і монтажній схемі. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм.   71 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
В масовому виробництві широко використовують автоматичні тестери, які 
працюють по принципу неврівноваженого моста. Плата через з’єднувачі 
підключається до тестера, який по розробленій програмі перевіряє омічний опір 
кожної електричної ділянки і визначає її стан. Плати, які не пройшли перевірку 
монтажу поступають на ділянку ремонту. Годні плати поступають на 
функціональний контроль, де перевіряють логічні зв’язки елементів за допомогою 
діагностичних тестів. Плати, які мають відхилення вихідних параметрів 
поступають на регулювання, а несправні - на ремонт. 
Якість паяного з'єднання проводів перетином 0,12мм2 і менше повинно 
перевірятися візуально. 
При контролі якості монтажу забороняється перегинати контакт біля пайки. 
Перевірену пайку контролер повинний відзначати кольоровим лаком, що 
наноситься на місце спаю у виді невеликої акуратної точки, що не заважає 
подальшому контролю пайки. Зафарбування лаком всієї пайки не допускається. 
Позначка повинна робитись відразу ж після перевірки кожної пайки. 
При об'ємному монтажі на друкованих платах припускається, за 
узгодженням із замовником, не робити нанесення лаком на пайку, що 
перевіряється. 
 
7.4 Загальні вимоги до складання 
До виконання роботи зі складання ДП припускаються особи, що атестовані 
по операціях даного технологічного процесу. 
Робітник при виконанні будь-якої виробничої задачі відповідає за якість 
виконання роботи і при здачі поставленої майстром повинен відокремити придатну 
продукцію від браку. 
Складання і монтаж ДП в міру необхідності робітник повинен вести по 
індивідуальних технологічних картах і еталонних зразках. Складання компонентів 
на ДП складається із подачі їх до місця установки, орієнтація контактів відносно 
монтажних отворів чи контактних площадок, спряження із складальними 
елементами і фіксація в потрібному положенні. Воно в залежності від характеру 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 72 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
виробництва може виконуватися вручну, механізованим чи автоматизованим 
методами. Використання ручного складання економічно доцільно при виробництві 
не більше 15тис. плат в рік партіями по 100 штук. На кожній платі повинно бути 
розміщено не більше 100 елементів, в тому числі 20 інтегральних мікросхем. 
Суттєвою перевагою ручного складання є можливість постійного візуального 
контролю, що дозволяє використовувати відносно великі допуски на розміри 
контактів, контактних площадок і монтажних отворів.  
Всі операції необхідно робити з дотриманням вимог з техніки безпеки, 
виробничої санітарії та охорони праці. 
Технологічні витримки, що вказуються в технологічному процесі, повинні 
фіксуватися в спеціальному журналі і технологічному паспорті. Час технологічних 
витримок необхідно контролювати по часах відповідно до      ГОСТ 3309. 
При перерві виробництва більше одного місяця необхідно робити складання 
контрольної групи складальних одиниць і виробів по технологічному процесі в 
кількості не менше 5 штук під спостереженням технолога цеху. 
При складанні і здачі виробів необхідно додержуватися вимоги відповідно 
до СТП-803-78-87. 
Припускається використання технологічної тари АЛ7890-3054,         АЛ1056-
3190. 
 
7.5 Типові технологічні схеми процесу складання і монтажу 
радіоелектронної апаратури на друкованих печатних платах 
Використовують наступні типові схеми технологічного процесу складання 
і монтажу апаратури на печатних платах: 
1. Складання і монтаж вузлів одноплатної конструкції з ручним 
встановленням радіоелементів при використанні методу індивідуальної пайки; 
2. Складання і монтаж вузлів одноплатної конструкції з ручним 
встановленням радіоелементів при використанні методу групової пайки; 
3. Складання і монтаж вузлів одноплатної конструкції з механізованим 
встановленням радіоелементів; 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 73 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
4. Складання і монтаж вузлів доплатної конструкції; 
В залежності від схеми структура технологічного процесу може складатись 
із наступних операцій: 
При першій схемі: 
1. Заготівельні операції: 
а) підготовка ЕРЕ до монтажу; 
б) складання печатної плати; 
2. Складання і монтаж вузлів (індивідуальна, на потоці, на   
багатопредметному конвеєрі). 
При другій схемі: 
1. Заготівельні операції: 
а) підготовка радіоелементів до монтажу; 
б) складання друкованої плати; 
2. Встановлення деталей і радіоелементів на конвеєрі: 
а) ручне встановлення; 
б) ручне встановлення, підрізка і підгонка виводів з допомогою 
підгинальної голівки; 
в) контроль правильності встановлення радіоелементів і деталей; 
3. Групова пайка: 
а) обезжирення; 
б) висушування; 
в) флюсування; 
г) висушування; 
д) пайка; 
е) промивка; 
ж) висушування; 
4. Допайка. 
5. Остаточна промивка. 
6. Контроль. 
При третій схемі: 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 74 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
1. Заготівельні операції: 
а) підготовка радіодеталей на конвеєрі; 
б) складання друкованої плати; 
2. Встановлення радіоелементів на конвеєрі: 
а) встановлення радіоелементів з циліндричною формою корпусу за 
допомогою вкладальної голівки; 
б) встановлення діодів з допомогою вкладальної голівки; 
в) встановлення транзисторів з допомогою вкладальної голівки; 
г) встановлення радіоелементів, непідлягаючих механізації вручну; 
д) контроль правильності встановлення радіоелементів і деталей; 
3. Групова пайка. 
4. Допайка. 
5. Остаточна промивка. 
6. Контроль. 
Типові операції. Як видно з приведених схем технологічних процесів, вони 
виразно розділені по видам робіт, типові операції які мають спадковість в кожній 
схемі. 
Типові операції складання і монтажу апаратури на друкованих платах мають 
визначену структуру, яка показана нижче. 
Операції підготовки радіоелементів широкого застосування до  складання: 
1. Контроль радіоелементів по номіналам "придатний-непридатний". 
2. Рихтовка виводів. 
3. Підрізка виводів. 
4. Зачищення виводів. 
5. Вкладка радіоелементів в технологічні касети. 
6. Лудження виводів радіоелементів. 
7. Формування виводів радіоелементів. 
 Операції підготовки радіоелементів вузького застосування до складання. 
1. Контроль радіоелементів "придатний-непридатний". 
2. Рихтовка дротяних виводів радіоелементів. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 75 
№ докум. Подпись Дата 
 
3. Підрізка виводів радіоелементів. 
4. Зачищення дротяних виводів. 
5. Лудження виводів радіоелементів. 
6. Формування дротяних виводів радіоелементів. 
7. Формування стрічкових виводів. 
8. Підрізка стрічкових виводів. 
9. Формування виводів діодів. 
10. Формування виводів транзисторів.  
 Операції складання друкованих плат. 
1. Встановлення на плату пустотілих заклепок-пістонів. 
2. Встановлення на плату контактів. 
3. Встановлення на плату перемичок. 
4. Встановлення штирів. 
5. Встановлення на плату радіоелементів. 
6. Підготовка виводів радіоелементів. 
7. Встановлення на плату діодів. 
8. Доскладання плати. 
9. Контроль правильності і якості встановлення радіоелементів.  
Операції пайки монтажних з'єднань на друкованих платах. 
1. Обезжирення плати. 
2. Флюсування місць пайки. 
3. Пайка з'єднань на платі. 
4. Допайка з'єднань. 
5. Промивка плати. 
6. Висушування плати. 
 
 
7.6 Розрахунок друкованої плати 
Для підвищення надійності виготовлення друкованих плат в умовах 
налагодженого масового виробництва розробленого приладу, а отже і надійності 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 76 
№ докум. Подпись Дата 
 
всього виробу в цілому, виконуємо додатковий розрахунок провідного рисунка 
друкованих плат. 
Так як попередньо (з умов функціонального використання, електричних 
параметрів, конструктивних міркувань) було вибрано плату з розмірами 
150х150мм, виготовлену з фольгованого склотекстоліту за класом точності 2 по 
ГОСТ 237551 – 86, виконаємо перевірочний розрахунок друкованої плати згідно [4, 
с. 58] з урахуванням технологічних особливостей виготовлення плати 
комбінованим методом. 
Діаметр монтажних отворів повинен бути більшим діаметрів виводів 
навісних елементів на величину, яка задовольняє умовам паяння й 
автоматизованого складання блоків. З цього міркування приймаємо: 
 Dотв = Dвив + (0,1…0,4)мм,  (7.1) 
де Dотв   - діаметр монтажного отвору  після металізації, мм, 
     Dвив –діаметр виводу навісного елемента. 
   Dотв = 0,5мм + 0,3мм=0,8мм 
Перевіряємо діаметр мінімального отвору в зв’язку з умовою забезпечення 
необхідного співвідношення між товщиною  плати та мінімальним діаметром 
отвору, що пояснюється обмеженою розсіювальною здатністю електролітів при 
гальванічній металізації отворів: 
 DМmin  Hрозрν1,  (9.2) 
де DМmin – мінімальний діаметр отвору після металізації, мм: 
ν1 – числовий коефіцієнт. 
Коефіцієнт ν1 залежить від складу електроліту, що використовується, і 
орієнтовно, для сірчанокислого електроліту з вирівнюючими домішками ν1 = 
0,33…0,4. Таким чином: 
   DМmin 2∙0,35 = 0,7мм 
Ця умова виконується, так як прийнятий мінімальний діаметр отвору рівний 
0,8мм. 
Мінімальний діаметр контактної площадки визначається діаметром 
вписаного кола Dіmin, яке забезпечує гарантоване кільце фольги навколо отвору, 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 77 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
тобто відсутність розриву контактної площадки підчас свердління плат за заданими 
координатами. 
Мінімальне необхідне вікно фотошаблона D/
шmin (рисунок 7.1), яке гарантує 
отримання контактної площадки розміром не меншим заданого формулою (9.4) (з 
урахуванням можливого зменшення діаметра за рахунок підсвітлення під час 
експонування рисунка) складає: 
 D/
шmin = D/
min + е,  (7.9) 
де е – похибка діаметра контактної площадки на фотокопії шару при 
експонуванні, е = 0,03мм. 
 
 
Рисунок 7.1 – Розміщення контактної площадки на односторонній 
друкованій платі 
Максимальний діаметр вікна фотошаблона для контактної площадки 
визначається за формулою: 
 D/ /
шmаx = D шmin + Dш,;  (7.10) 
де Dш – допуск на виготовлення вікна фотошаблона,  
    Dш = 0,05мм при dотв < 1,0 мм; 
    Dш = 0,10мм при dотв > 1,0 мм; 
Особливістю процесу нанесення гальванічної міді, на фольгу і металевого 
резистивного покриття на гальванічну мідь зумовлює збільшення вимірювальних 
розмірів елементів конструкції друкованої плати, а в результаті бокового 
підтравлювання гальванічної міді та фольги друкованого матеріалу. Реальне 
збільшення відповідає сумі товщин гальванічної міді (hr): 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 78 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
 Dmin = D1 min + 2 (hr +hp)  (7.11) 
При товщині гальванічної міді в отворах 0,025мм в силу розсіючої здатності 
електроліту величина hr складає 0,05мм. Товщина шару металорезисту для 
покриття сплавом Розе hr = 0,02мм. 
Контактна площадка мінімального ефективного діаметру D1min також не 
повинна розриватися при свердлуванні; тоді по аналогії з (7.4) отримуємо: 
 Dіmin = 2 (Вm+0,5 Dо max + δотв + δкп)  (7.12) 
В цьому випадку похибка збільшення контактної площадки 
 δкп = δш + δе + δп + δф,  (7.13) 
де δп – похибка положення базового отвору відносно заданих координат на 
фотошаблоні, δп = 0,08 мм ; 
δф – похибка положення фотошаблона відносно заготовки плати при 
базуванні на кнопках δф = 0,15мм. 
Отримаємо з (7.13) 
 δкп = 0,15 + 0,08 + 0,08 + 0,05 = 0,36мм ; 
Мінімальний і максимальний діаметр контактних площадок на фотошаблоні 
визначаються за формулами: 
 Dш min = Dmin  - (hr +hp),  (7.14) 
 Dш mах = Dш min + ΔDш,  (7.15) 
Звідки максимальний діаметр контактної площадки: 
 D mах  = Dш mах  + (hr +hp + Δе)  (7.16) 
При розрахунках ширина мінімального гарантованого кільця фольги            
Вm  = 0,2мм для другого класу точності. 
При формуванні провідників на фольгованому діелектрику їх мінімально 
допустима в промисловості ширина визначається перш за все адгезивними 
властивостями матеріалу основи і гальваностійкістю окисленого шару фольги. 
Тому мінімальна ширина провідника d'
min (d1min) повинна бути задана в залежності 
від вказаних властивостей використовуваного матеріалу. 
  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. 79 
Лист № докум. Подпись Дата 
 
8 Спеціальний  розділ 
 
8.1 Економічне обґрунтування розробки системи автоматичного 
керування насосною станцією 
Система автоматичного керування насосною станцією є ефективним 
інструментом для автоматизації процесів насосного обладнання. Вона дозволяє 
оптимізувати роботу насосних станцій і забезпечувати максимальну ефективність 
їх роботи, що має безпосередній вплив на економіку підприємства. 
Перш за все, використання системи автоматичного керування дозволяє 
зменшити витрати на зарплату операторів, які контролюють роботу насосної 
станції. Автоматична система забезпечує повну автоматизацію процесу, що 
зменшує необхідність у присутності людини в зоні насосного обладнання. Це 
знижує витрати на оплату праці операторів і зменшує ризик людських помилок. 
Крім того, система автоматичного керування дозволяє зменшити витрати на 
енергопостачання. Вона автоматично регулює роботу насосного обладнання в 
залежності від потреб споживачів, що дозволяє знизити споживання електроенергії 
та палива. Це є особливо важливим у випадку, коли насосна станція працює в 
режимі пікового навантаження, оскільки це може значно збільшити витрати на 
енергопостачання. 
Також, система автоматичного керування дозволяє зменшити витрати на 
ремонт та заміну насосного обладнання. Вона автоматично контролює параметри 
роботи насосів, що дозволяє виявляти відхилення від норми та уникнути аварійних 
ситуацій. Це забезпечує збільшення терміну служби насосного обладнання та 
зменшення витрат на його ремонт та заміну. 
Отже, використання системи автоматичного керування насосною станцією 
дозволяє зменшити витрати на оплату праці, енергопостачання, ремонт та заміну 
насосного обладнання, що має значний вплив на економіку підприємства. Крім 
того, вона дозволяє забезпечити більш ефективну та надійну роботу насосної 
станції, що може позитивно вплинути на якість обслуговування споживачів. 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     80 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
Також важливо зазначити, що використання системи автоматичного 
керування насосною станцією дозволяє підвищити рівень безпеки на робочому 
місці. Оскільки система автоматично контролює роботу насосного обладнання, це 
зменшує ризик виникнення аварійних ситуацій та необхідність присутності 
операторів в зоні насосного обладнання. 
У підсумку, система автоматичного керування насосною станцією є 
ефективним та цілком обґрунтованим рішенням для підприємств, що працюють з 
насосним обладнанням. Вона дозволяє зменшити витрати на оплату праці, 
енергопостачання, ремонт та заміну насосного обладнання, підвищити безпеку на 
робочому місці та забезпечити більш ефективну та надійну роботу насосної станції, 
що має безпосередній вплив на економіку підприємства.  
 
8.2 Охорона праці  
Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають в приміщенні 
електротехнічного відділу 
В даній роботі проводиться розробка системи автоматичного керування 
насосною станцією. Подібні роботи проводяться проектувальником в приміщенні 
електротехнічного відділу. Вищезазначені дослідження проводяться з 
використанням сучасної комп’ютерної техніки.  
Робочі місця трьох працівників відділу знаходяться в окремому кабінеті. 
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність робітників під 
час виконання роботи.  
Площа кабінету дорівнює 20.8 м2 (5.2×4 м), найбільша чисельність 
працюючих - 3 особи. Звідси площа, що припадає на одного робітника, дорівнює 
6.95 м2, що відповідає ДБН В.2.2.28-2010. Висота стелі дорівнює 3.3 м, що більше 
мінімальної норми в 3,2 м. Виходячи з цих даних, об’єм  приміщення складає 68.6 
м3. Звідси об'єм, що припадає на одну людину, складає 22.87 м3. Нормативне 
значення цього об’єму складає 20 м3. З цих даних очевидно, що дане приміщення 
задовольняє вимогам ДБН В.2.2.28-2010 та НПАОП 0.00-7.15-18. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 81 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Шум є одним з важливих факторів виробничого середовища, що може мати  
негативний вплив на працівника. Шум може тимчасово активізувати або постійно 
пригнічувати психічні процеси в організмі людини. Шум не лише погіршує 
самопочуття людини і знижує продуктивність праці, але нерідко призводить до 
професійних захворювань. Відповідно ДСН 3.3.6.037-99 «Державні санітарні 
норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» для даного виду трудової 
діяльності та приміщення нормативне значення рівня шуму становить 50 дБА. 
Зафіксований рівень шуму в приміщенні відділу становить 42-45 дБА, що не 
перевищує нормативного значення. 
Природне освітлення в приміщенні відділу здійснюється через вікна (бічне 
освітлення). Нормування природного освітлення проводиться за допомогою 
коефіцієнта природної освітленості (КПО), вираженого в процентах. Показники, 
що характеризують зорову роботу в приміщенні відділу, мають такі значення: 
- об'єкти розрізнення класифікуються за ІІІ розрядом зорової праці; 
- контраст об'єкта спостереження з фоном є середнім; 
- робоча поверхня є світлою, отже, коефіцієнт відбиття робочої  
   поверхні дорівнює 50%. 
Виходячи з даних показників, коефіцієнт природного освітлення в 
приміщенні відділу, повинен складати 1,2% при бічному освітленні. Нормативний 
рівень штучного освітлення робочої поверхні, повинен складати 400 лк. 
У приміщенні відділу величина штучного освітлення робочої поверхні 
становить 420 лк, що задовольняє вимогам ДБН В.2.5-28-2018 «Природне та 
штучне освітлення». В якості джерел світла при штучному освітленні 
використовуються люмінесцентні лампи Т5, встановлені в світильники ЛПО 02. 
Рівень природного освітлення на робочих місцях працівників відділу становить 34-
38%, що також відповідає нормативним вимогам. 
Мікроклімат приміщення значно впливає на робітника. Відхилення окремих 
параметрів мікроклімату від рекомендованих значень знижують працездатність, 
погіршують самопочуття робітника і можуть призвести до фахових захворювань.  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 82 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
У теплий період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 °С і вище) 
фактичні параметри мікроклімату наступні: 
- температура повітря - 22...28°С; 
- відносна вологість - 40...50 %; 
- швидкість руху повітря - 0,2...0,3 м/с. 
У холодний період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 °С і 
нижче) фактичні параметри мікроклімату наступні: 
- температура повітря - 21...22 °С; 
- відносна вологість - 45...50 %; 
- швидкість повітрообміну - до 0,2 м/с. 
Вищевказані параметри відповідають вимогам ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007 та 
ДСН 3.3.6.042-99. 
Приміщення відділу оснащене системами опалення і вентиляції, що 
забезпечують постійне і рівномірне нагрівання, циркуляцію, а також очищення 
повітря від пилу і шкідливих речовин згідно ДБН В.2.5.67-2013.  
Згідно санітарних норм на кожного робітника повинно бути подано свіжого 
повітря не менше 30 м3/год, якщо обсяг приміщення не менше 20 м3. 
Проаналізуємо параметри робочого місця працівника відділу. Ширина 
столу 1,2 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на відстані не 
більш 80 см від працівника, отже вони знаходяться в зоні повної доступності. 
Висота столу 74 см; висота стільця 45-55 см. З огляду на ріст працюючого, який 
складає 160-170 см можна сказати, що положення, яке він займає при роботі з ПК 
відповідає інструкціям і рекомендаціям по роботі з персональним комп'ютером. 
Окрім положення монітора ПК, оскільки світло, що падає з вікна, знаходиться в 
полі зору працюючого і засліплює його, ускладнюючи процес сприйняття 
інформації з монітору. 
Відповідно НПАОП 0.00-7.15-18 «Вимоги щодо безпеки та захисту здоров`я 
працівників під час роботи з екранними пристроями» та ДНАОП 0.00-1.21-98 
«Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів» приміщення 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 83 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
відділу, відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки ураження 
електричним струмом, відповідно до ознак, що впливають на ймовірність ураження 
людини електричним струмом:  
- підлога є дерев'яною (паркет), отже така, що не проводять електричний 
струм; 
- відносна вологість повітря не перевищує 60 %, отже, приміщення є сухим; 
- температура повітря не перевищує + 30 °С, отже, не є підвищеною; 
- можливості одночасного доторку людини до корпусів технологічного 
устаткування,   що   мають   з'єднання   із  землею, й інших заземлених частин, з  
однієї  сторони, і  до металевих корпусів електроустаткування, або  струмоведучих  
частин, з  іншої  сторони, не  існує (при гарній ізоляції проводів, тому що напруга 
не перевищує 1000 В); 
- хімічно активні речовини відсутні. 
Обладнання, яке було встановлене у відділу живиться від мережі напругою 
220 В і споживає потужність менше ніж 2500 Вт. В приміщенні передбачена 
магістраль захисного занулення, відповідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016. 
Відповідно до ДСТУ Б В.1.1-38:2016 дане приміщення відноситься до 
приміщень категорії В пожежної небезпеки (тверді горючі речовини і матеріали в 
холодному стані), оскільки є наявність горючих речей та матеріалів: дерев'яні стіл 
і стілець, віконна рама; приміщення сухе,  відносна вологість не перевищує 60 %. 
Дане приміщення містить тверді і волокнисті  горючі речовини, які не 
виділяють пил або волокна. Отже, це приміщення може бути віднесене до класу П-
ІІа згідно ДНАОП 0.00-1.32-01. 
Стосовно можливості утворення вибухонебезпечних сумішей або горючих 
пилів чи волокон із переходом їх у зважений стан, дане приміщення може бути 
класифіковано як вибухобезпечне, оскільки умови для утворення таких 
вибухонебезпечних продуктів відсутні. 
На випадок пожежі крім головного виходу існує запасний евакуаційний 
вихід, що виходить на сходову клітку. Ширина шляху евакуації становить не менше 
1 м, а дверей евакуаційного виходу – не менше 0,8 м при висоті проходу не менше 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
 84 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
2 м. Над дверима написано слово «Вихід». Евакуаційні шляхи утримуються 
вільними та не захаращеними, відповідно ДБН В.1.1.7-2016. 
Для протипожежного захисту приміщення застосовується пожежна 
автоматика. В приміщенні відділу встановлені теплові автоматичні оповіщувачі 
ИП-105. Для ліквідації невеликих осередків пожежі в установі передбачені 
первинні засоби пожежогасіння, встановлений протипожежний щит, який 
розміщений в легкодоступному місці. В якості засобів пожежогасіння передбачені: 
один повітряно-пінний та один вуглекислотний вогнегасники, на щитах - ящик з 
піском, азбестове полотно, лом, сокира. В приміщенні де проводиться робота з ПК 
передбачений один вуглекислотний вогнегасник ВВК-5. 
Отже, серед недоліків даного приміщення можна відмітити недостатність 
загального штучного освітлення, тобто потрібно провести модернізацію системи 
загально штучного освітлення та системи пожежної сигналізації, замінюючи 
теплові оповіщувачі ИП-105 на димові, для більш швидкого та надійного 
сповіщання про початок загоряння.  
Система пожежної сигналізації в даному приміщенні технічно і морально 
застаріла і не відповідає сучасним вимогам щодо протипожежного захисту робочих 
приміщень. Саме тому ця система потребує модернізації. 
 
Модернізація системи пожежної сигналізації у відділу 
Пожежі спричиняють великі матеріальні збитки та, в деяких випадках, 
супроводжуються загибеллю людей. Тому захист від пожеж є важливим 
обов’язком кожного члена суспільства і проводиться в загальнодержавному 
масштабі. 
Метою протипожежного захисту є знаходження найбільш ефективних, 
економічно доцільних і технічно обґрунтованих способів і засобів попередження 
пожеж та їх ліквідації з мінімальними втратами при найбільш раціональному 
використанні сил та технічних засобів гасіння. 
Пожежна безпека – це стан об’єкта, при якому виключається можливість 
пожежі, а в випадку її виникнення використовуються необхідні міри по усуненню 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     85 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
негативної дії небезпечних факторів пожежі на людей, споруди та матеріальні 
цінності. 
Пожежна безпека повинна бути забезпечена заходами пожежної 
профілактики і активного пожежного захисту. Пожежна профілактика містить 
комплекс засобів, направлених на попередження пожежі або зменшення її 
наслідків. Активний пожежний захист – заходи, що забезпечують успішну 
боротьбу з пожежами чи вибухонебезпечною ситуацією.  
Системи сигналізації повинні відповідати наступним технічним вимогам: 
повинні мати мінімальну інерційність спрацювання, забезпечувати задану 
достовірність інформації, відсутність помилкового включення; бути надійними в 
роботі при всіх умовах експлуатації, забезпечувати автономне ввімкнення сигналу 
тривоги. 
Призначення системи пожежної сигналізації визначає її загальну структуру, 
а точніше наявність трьох складових системи, які виконують різні функції: 
− виявлення пожежі здійснюється автоматичними пожежними оповісниками 
з різними принципами виявлення і різними  методами обробки і обміну 
інформацією; 
− обробка інформації, що поступає з оповісника, і видача результатів 
оператору виконуються центральною станцією та пультом управління; 
− виконання дій для оповіщення персоналу і пожежної частини для усунення 
пожежі виконується центральною станцією, а також швидке та точне реагування 
підрозділів пожежної частини і локальних постів пожежної охорони. 
Пропонується використати наступні елементи пожежної сигналізації: 
1) Оповісник пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46). 
Оповісник ДИП-46 (ИП 212-46) призначений для виявлення загорання, яке 
супроводжується виникненням диму в замкнутих приміщеннях різних будівель і 
споруд, формування електричного сигналу  про пожежу що виникла і  передачі його 
на приймально-контролюючі пристрої. Сигналізація здійснюється зменшенням 
внутрішнього опору оповісника ДИП-46 (ИП 212-46) і ввімкненням оптичного 
індикатора реагування. 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
     86 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
 
 
Рисунок 8.1 - Оповісник пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46) 
 
Оповісник ДИП-46 (ИП 212-46) відноситься до виробів з періодичним 
обслуговуванням. 
Основні параметри оповісника: 
− діапазон робочих температур від –30 до +50 0С; 
− можливість використання для підвісних стель в комплекті з монтажним 
кільцем. Сучасний дизайн; 
− чуттєвість оповісника відповідає задимленості навколишнього 
середовища, що ослаблює світловий потік. В межах не менше 0,05 і не більше 0,2 
дБ/м; 
− живлення здійснюється постійною напругою від 9 до 27 В; 
− струм що використовується 150 мкА; 
− середній строк служби оповісника не менше 10 років. 
2) Пристрій приймально-контрольний охоронно-пожежний ППКОП 019-1-
15 «Пікет-2». 
Пристрій «Пікет-2» використовується: 
− для охорони об’єктів від пожежі; 
− для охорони об’єктів від проникнення; 
− для охорони об’єктів від проникнення та пожежі в якості охоронно-
пожежного; 
− в системах пожежогасіння для формування стартового імпульсу запуску на 
піропатрони установок модулів газового і порошкового пожежогасіння, на 
пристрої управління (ППУ) автоматичних засобів пожежогасіння (АЗПГ). 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 87 
№ докум. Подпись Дата 
 
Пристрій розрахований для спільної роботи з пристроями приймально-
контрольними охоронно-пожежними вибухозахищеними з видом вибухозахисту 
«Іскробезпечне електричне коло» УПКОП 135-1-1  і може забезпечувати контроль 
двох гальванічно розв’язаних шлейфів в вибухонебезпечних зонах. 
Живлення пристрою повинно здійснюватись: 
− від мережі змінного струму частотою 50 Гц (або 60 Гц), напругою 187-242 В; 
− від резервного джерела живлення з вихідною напругою від 10,8 до 15 В. 
Пристрій має вбудоване джерело безперебійного живлення. 
Пристрій забезпечує автоматичне зарядження вбудованого акумулятора 
номінальною напругою 12 В при наявності  напруги живлення 220 В. 
Термін роботи пристрою в черговому режимі від зарядженого акумулятора 
номінальною напругою 12 В і ємністю 2 А⋅год (без врахування навантаження по 
колу зовнішніх споживачів) не менше 40 годин. 
Потужність, що використовується від мережі  змінного струму в черговому 
режимі не більше 11 Вт, в режимі «Тривога» не більше 15 Вт (без врахування 
навантаження по колу живлення зовнішніх споживачів). 
Номінальна напруга в ШС в черговому режимі при живленні пристрою від 
мережі  змінного струму – 20,8 ± 0,8 В. Номінальне значення струму в черговому 
режимі 3,6 ± 0,5 мА. 
Пристрій забезпечує передачу оповіщення на ПЦН з допомогою чотирьох 
«сухих» сигнальних  контактів реле, комутуючих напругу до 100 В, струм до 50 мА. 
 
 
Рисунок 8.2 - Пристрій приймально-контрольний охоронно-пожежний 
ППКОП  019-1-15 «Пікет-2». 
 
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
  88 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Пристрій управляється зовнішніми оповісниками, табло, формує стартовий 
імпульс запуску з допомогою: 
− чотирьох транзисторних ключів, що мають відкритий колекторний 
вихід, розрахованих на максимальний вихідний струм до 0,5 А; 
− реле, що має контактну групу яка перемикається, розраховану на 
змінну напругу 250 В, постійну напругу до 30 В і струм до 5 А. 
Пристрій має 8 вбудованих світлодіодних оповісників, що дає можливість 
відображення інформації по об’єктах які знаходяться під охороною та двохтоновий 
вбудований звуковий оповісник. Зберігає працездатність при дії електромагнітних 
завад із значенням степені жорсткості не нижче 4. 
Пристрій в режимі пожежної сигналізації формує тривожні оповіщення при 
ввімкненні оповісників по двоступеневому методу з одночасною перевіркою 
справності ШС. При ввімкненні одного оповісника здійснюється перехід в режим 
«Увага», при ввімкненні двох (і більше) оповісників – перехід в режим «Пожежа», 
при обриві чи короткому замиканні шлейфів – перехід в режим «Аварія». 
В шлейф може бути ввімкнено до 24 активних пожежних оповісників типу 
ИП 212-26 або аналогічних. 
Пристрій може здійснювати формування стартового сигналу запуску без 
затримки часу, або з затримкою часу не менше 30 сек. 
В режимі пожежної сигналізації пристрій видає оповіщення «Пожежа», 
«Увага», «Аварія» при порушенні ШС більше 1000 мсек. Не видає вказаних 
оповіщень при порушенні ШС менше 400 мсек. 
  
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 89 
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 
 
Висновок 
 
Відповідно до завдання на дипломну роботу було розроблено систему 
автоматичного управління насосної установки, яка дозволяє уникнути гідравлічних 
та пневматичних ударів у водопровідній мережі. Завдяки наявності датчиків 
температури та витрати можна розрахувати необхідний напір для забезпечення 
необхідної витрати, що знижує енерговитрати системи. Застосування 
регульованого приводу збільшує термін служби двигуна та забезпечує потрібну 
подачу води з відповідними витратами електроенергії. Для цього використовується 
асинхронний двигун з короткозамкненим ротором та комплектний перетворювач 
частоти. 
Особливістю нашої розробки є можливість модернізації насосної установки 
без переробки основного обладнання. Була проведена перевірка працездатності 
запропонованої системи електроприводу та регулювання напору у водопровідній 
мережі з використанням програми SIMULINK з прикладного пакета MATLAB 7.0. 
Результати дослідження динамічних характеристик реальної системи насосної 
установки при властивих зовнішніх впливах відповідають поставленим завданням 
проекту. 
Таким чином, була досягнута основна мета дипломного проекту, а саме - 
розробка ефективної системи автоматичного управління насосної установки, що 
забезпечує безперебійну роботу водопровідної мережі та зниження витрат 
електроенергії.
Лист 
РС93.21049.001 ПЗ 
Изм. Лист 90 
№ докум. Подпись Дата