ChSTU repository

 
 
ЗМІСТ 
                                                                                                                    
стор. 
Вступ……………………………………..……………………………... 5 
1. Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу літературних джерел ………………...…………….…..………....... 7 
1.1 Можливості оптимізації енергоспоживання електроприводами . 9 
1.2 Двигуни постійного струму для електроприводів ………………. 11 
1.3. Енергозберігаючі схеми керування електроприводом …………. 14 
1.4 Визначення актуальності розробки системи автоматичного 
високоточного керування кутовими швидкостями приводу 
постійного струму …………………………………………………. 15 
2. Аналіз технічного завдання……………………………….……….... 17 
3. Розробка структурної схеми …………….……………………….…. 19 
4. Розробка електричної принципової схеми…………………………..21 
5. Розрахунок основних елементів пристрою …………………………24 
5.1. Вибір тиристорів управління напругою на якорі двигуна  
постійного струму ……………….…………………..……………………….24 
5.2. Розрахунок максимальних витрат потужності на силових  
транзисторах …………....…………………………………………………….27 
5.3. Розрахунок струмообмежуючих резисторів …………………….. 29 
6. Розрахунок точності та надійності ...………………………………. 33 
7. Технологічний розділ…………………………………………………36 
7.1. Технологія виготовлення друкованих плат ……………………....36 
7.2. Автоматизація виготовлення друкованих плат …………………. 40 
РС83.022.421.001  ЗП 
Змн Лист № докум. Підпис Дата  
 Розроб Вегера В.Р. Літ. Арк. Аркушів 
 
Перевір Бондаренко 
Пояснювальна 3 87 
Ю.Ю.  
 Т. контр. Бондаренко 
Ю.Ю. 
 Н. Контр. Тичков В.В. записка ЧДТУ, РС-83 
 Затв.  
 
7.3. Технологія монтажу SMD елементів …………..………………… 42 
7.4. Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим  
монтажем ……………………………………………………………………. 44 
8. Економічний розділ…………………………………….……………..46 
8.1. Організація робіт з розробки моделі системи автоматичного  
високоточного керування кутовими швидкостями приводу постійного  
струму …………………………..………………………………………….… 46 
8.2. Визначення вартості системи автоматичного високоточного  
керування ………………………………………………………………...……48 
8.3. Нормування праці …………………………………..………………50 
8.4. Розрахунок допоміжних витрат .……………………….………….52 
8.5. Розрахунок собівартості виготовлення системи автоматичного  
високоточного керування ……………………………………..….. 54 
9. Охорона праці ………………………………………..……………… 56 
9.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в процесі          
виконання робіт в приміщенні інженерно-технічного відділу ……………56 
9.2. Модернізація системи комбінованого освітлення у відділу …… 62 
Висновки ……………………………………….……………..…………67 
Список використаних джерел ………………………………...………. 69 
Додатки …………………………………………………………………. 72 
Додаток А. Перелік нормативної документації ……………………… 73 
Додаток Б. Відомість технічного проекту …………………………….75 
Додаток В. Специфікації, переліки елементів до креслень та схем .. 79 
Додаток Г. Комплект документів на технологічний процес  
складання друкованої плати …………………..……………………..…….. 80 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
4 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Вступ 
 
Нині в силовому приладобудуванні широке поширення отримали 
електроприводи з двигунами постійного струму при імпульсному управлінні 
тиристорами або транзисторами. Регулювання кутової швидкості 
електродвигуна в таких системах здійснюється зміною відносної тривалості 
підключення навантаження до джерела постійного струму впродовж часу 
імпульсного циклу перемикання комутатора (переривника) тиристора струму 
[1]. 
Такий метод регулювання дозволяє здійснити безреостатний пуск, 
гальмування в генераторному режимі і регулювання швидкості двигунів при 
живленні від джерела постійного струму для усього діапазону швидкостей. 
Застосування методу імпульсного регулювання в таких пристроях дозволяє 
не лише поліпшити регулювальні показники тягового приводу, але і 
забезпечує певну гарантовану економію енергії за рахунок виключення 
пускових і гальмівних втрат. Ця економія може досягти 16-22%. 
Можливість плавного регулювання середніх значень напруги і струму 
дозволяє використати досконаліші системи автоматики, а саме системи 
стабілізації струму і кутової швидкості. Технічна реалізація цих систем 
управління доцільна на основі цифрового принципу, тобто на технічній базі 
мікропроцесорного регулювання з використанням серійних 
мікроконтроллерів і мікропроцесорів. 
Досягнення в області силової електроніки і мікропроцесорної техніки 
дають нові можливості поширенню регульованого електроприводу. Висока 
швидкість обробки інформації сучасними процесорами дала поштовх 
розвитку старих і розробці нових алгоритмів управління системою 
"перетворювач-двигун". Двозонне регулювання використовується передусім 
в тих механізмах, статичний момент яких з ростом швидкості зменшується. 
Це дає можливість, порівняно з однозонними приводами, повністю 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
5 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
використати потужність двигуна, адже при збільшенні кутової швидкості 
потужність двигуна зростатиме і, відповідно, зростатиме потужність 
перетворювача, що дуже збільшує їх вартість. Використання двозонного 
регулювання пов'язане, передусім, з вимогою підвищення швидкості передачі 
руху і тим самим підвищення продуктивності, а, отже, і прибутків. Систему 
двозонного регулювання можна розглядати не лише в приводах постійного 
струму з двигунами незалежного збудження, але і в приводах змінного 
струму з асинхронними двигунами при векторному і скалярному управлінні, 
також режим двозонного регулювання може бути реалізований і в приводі з 
вентильним двигуном. 
Актуальність проблеми визначається широкими поширенням 
обладнання з двигунами постійного струму. Недоліками такого застосування 
є наявність значних пускових і гальмівних втрат електроенергії, які можна 
виключити застосуванням систем імпульсного регулювання у поєднанні з 
цифровим управлінням. 
Тому, пропонується система високоточного керування швидкостями 
приводу постійного струму в автоматичному режимі, що дозволяє 
високоточно, швидко і з мінімальними енергетичними витратами керувати 
кутовою швидкістю приводів сучасного силового приладобудування.  
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
6 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1. Обґрунтування необхідності проектування  
на основі критичного аналізу існуючих аналогів 
 
В результаті підготовки до патентного пошуку аналогів з 
досліджуваної тематики було визначено, що патентний пошук слід 
здійснювати за МКИ H02P 7/06, H02K 23/66 [2], де: 
Розділ Н - Електрика 
H02  Виробництво, перетворення і розподіл електричної енергії 
H02P Управління або регулювання електричних двигунів, 
генераторів, електромашинних перетворювачів; управління 
трансформаторами, реакторами або дросельними котушками. 
H02P 7/00 Пристрої для регулювання або управління числом оборотів і 
(чи) моментом електродвигунів постійного струму, що крутить, запуск  H02P 
1/00; зупинка або уповільнення  H02P 3/00; управління вектором H02P 21/00) 
H02P 7/06 Пристрої для регулювання або управління числом оборотів і 
(чи) моментом поодиноких двигунів постійного струму, що крутить, шляхом 
зміни збудження і/або струму якоря. 
H02  Виробництво, перетворення і розподіл електричної енергії 
H02K  Електричні машини (вимірювальні прилади G01; 
електродинамічні реле  H01H 53/00; перетворення вхідної енергії постійного 
або змінного струму у вихідну енергію необхідного виду  H02M 9/00; 
гучномовці, мікрофони, адаптери і подібні електромеханічні перетворювачі 
звуку H04R) 
H02K 23/00 Колекторні двигуни і генератори постійного струму з 
механічною комутацією; універсальні колекторні двигуни, що допускають 
живлення як змінним, так і постійним струмом 
H02K 23/66 Колекторні двигуни і генератори постійного струму з 
механічною комутацією; універсальні колекторні двигуни, що допускають 
живлення як змінним, так і постійним струмом конструктивне сполучення з 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
7 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
допоміжними електричними пристроями, що впливають на характеристики 
двигуна, або з пристроями для регулювання машини, наприклад з повним 
опором, вимикачем (пристрої для регулювання зовні машини H02P)  
Вивчення літературних джерел слід виконувати за УДК [3], зокрема 
досліджувана тематика відноситься до УДК 621.313.2, де: 
Машинобудування – це комплекс галузей народного господарства, які 
створюють знаряддя праці (машини, станки, прилади, інструменти). 
Машинобудування є матеріальною основою технічного оснащення всіх 
галузей народного господарства. 
6 Машинобудування 
62  Інженерна справа. Техніка в цілому 
Загальне машинобудування. Ядерна техніка. Електротехніка. 
621  
Технологія машинобудування в цілому 
621.5   Електротехніка 
621.31  Електротехніка. Виробництво, перетворення, передача, розподіл 
  
і регулювання електроенергії. Техніка електровимірювання. 
Технічне застосування магнетизму і статичної електрики 
621.313 Електричні машини 
621.313.2 Машини постійного струму 
 
В результаті здійсненого пошуку та аналізу інформаційних джерел 
особливий інтерес викликали прилади, про які мова йтиме далі. 
По-перше розглянемо основні характеристики двигунів постійного 
струму, методи та засоби керування електроприводом. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
8 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1.1. Можливості оптимізації енергоспоживання електроприводами 
Однією з найбільш гострих проблем, що стоять на сьогодні перед 
Україною є проблема енергоносіїв. Дефіцит енергоносіїв створює загрозу 
економічній незалежності Українита та є одним із головних чинників, що 
обумовлює кризовий стан економіки. Як наслідок цієї проблеми виникає 
питання економії енергоносіїв. 
Існуючий стан в паливно-енергетичному комплексі ставить перед 
побутовими споживачами та промисловими підприємствами практично 
безальтернативний вибір - підвищення ефективності використання паливно-
енергетичних ресурсів (ПЕР) і головним чином електроенергії 
Аналізуючи споживання електроенергії на Україні та промислово 
розвинених країнах, можна відмітити, що при незначно відрізняючихся 
показниках споживання електроенергії на одного жителя країни, 
енергомісткість національного продукту України значно вища. Це свідчить 
про недостатньо ефективне використання електроенергії в промисловості та 
побуті України, наявність невиправданих втрат електроенергії при 
виробництві, передачі і розподілені електроенергії, а також відсутність 
режиму економії електроенергії в сфері її споживання. 
Основним споживачем електроенергії в нашій країні є промисловість, 
комунальне господарство, транспорт. В кожній з цих галузей більшу частину 
електроенергії споживає електропривід виробничих установок. В 
конкретному випадку це насоси, вентилятори, компресори, конвейєри, які є 
найбільш масовими виробничими механізмами. Подібні  механізми в 
основному мають нерегульовані електроприводи, та при цьому працюють з 
не повним навантаженням. Такий режим роботи подібних електроприводів 
приводить до значних втрат електроенергії, що є неприйнятним в сучасних 
економічних умовах [4]. 
Відомо, що при малих навантаженнях двигун перетворює електричну 
енергію в механічну неефективно. Результати досліджень оптимізації 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
9 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
енергетичних режимів роботи електроприводів визначили найбільш 
ефективний режим роботи електродвигуна, що має місце при рівності 
постійних та змінних втрат, саме у цьому режимі перетворення енергії 
здійснюється з максимальним коефіцієнтом корисної дії (ККД) [5]. 
Змінні витрати, які визначаються втратами в дроті, пропорційні 
квадрату струму навантаження. 
Постійні витрати включають в себе втрати в сталі які залежать від 
частоти та амплітуди потоку намагнічування та механічні втрати, які 
визначаються кутовою швидкістю двигуна та втрати від струму 
намагнічування. Звідси можна зробити висновок, що змінні витрати залежать 
від навантаження, а постійні витрати не залежать від навантаження. 
Електродвигун проектується таким чином, що в околі точки номінального 
режиму змінні витрати рівні постійним і, саме тому, зважаючи на попередньо 
висловлену тезу, електричний двигун перетворює енергію найбільш 
ефективно. При відхиленні навантаження від номінальної величини 
змінюється баланс змінних та постійних витрат, а значить змінюється 
(зменшується) ефективність перетворення енергії. Для того щоб підтримати 
оптимальний баланс втрат і відповідно максимальне значення ККД 
необхідно, при зміні навантаження змінювати величини, що визначають 
постійні витрати [5].  
Реалізація умов підтримання балансу втрат при коливанні 
навантаження тривалий час не знаходила широкого поширення через 
відсутність простих, компактних та дешевих регуляторів, які регулюючи 
напругу тим самим підтримували б енергетичні характеристики 
електродвигуна на оптимальному рівні. В основному особлива увага при 
розгляді питання підвищення ефективності використання електричної енергії 
приділялась проектуванню та виробництву енергоефективних 
електродвигунів та схем їх керування. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
10 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1.2. Двигуни постійного струму для електроприводів 
Високомоментні двигуни знаходять широке застосування в 
тиристорних і транзисторних електроприводах. Використовування в 
конструкції таких двигунів високоенергетичних постійних магнітів в 
порівнянні з електромагнітним збудженням забезпечує високі значення 
кутового прискорення в перехідних режимах роботи; рівномірний хід при 
малих частотах обертання; здатність витримати велике перевантаження по 
струму без розмагнічування магнітної системи; відносно велику теплову 
постійну часу і можливість установки двигунів в механізмах конвеєра 
безпосередньо на барабан [4]. 
Загальні технічні вимоги до двигунів регламентуються ГОСТ 25778-83, 
а також СТ СЕВ 3773-82. 
По стійкості до зовнішніх дій електроприводи призначаються для 
роботи на висоті над рівнем моря не більше 1000 м, при температурі 
навколишнього повітря для електродвигуна і тахогенератора від +1 до  
+40 °С, при максимальній відносній вологості повітря 98% при температурі 
35 °С, в невибухонебезпечному навколишньому середовищі, що не містить 
агресивних газів і пари в концентраціях, що руйнують метали і ізоляцію, в 
закритих стаціонарних приміщеннях за відсутності безпосередньої дії 
сонячної радіації. Двигуни повинні витримувати вібрацію до 60 Гц при 
прискоренні не більше 9,81 м/с2. 
Електроприводи в перехідних режимах повинні допускати протягом 
часу не більше 0,2 із значення максимального моменту. 
У всіх режимах роботи, включаючи зміну навантаження і перехідні 
режими прискорення і уповільнення, середньоквадратичне значення 
обертаючого моменту двигуна не повинне перевищувати значення тривалого 
моменту. 
Момент при обертанні на максимальній частоті повинен бути не менше 
0,5Мд0 протягом 1 хв. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
11 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Електроприводи повинні забезпечувати момент, рівний Мд0, в режимі 
S1 по ГОСТ 183-74 в діапазоні частоти обертання від 0 до 0,25nmах. 
Ступінь захисту електродвигунів з природною вентиляцією - IP44. 
Електродвигуни з примусовим охолоджуванням повинні мати ступінь 
захисту 1Р22 і фільтр очищення охолоджуючого повітря. 
Ступінь захисту датчиків кута повороту і частота обертання після 
встроювання їх в електродвигун повинен бути IP44. 
Форми виконання двигунів - IM3001, IM3011, IM3031. 
Рівень вібрації двигунів повинен відповідати класу вібрації 0,7 або 1,8 
по ГОСТ 16921-71 для висот осі обертання до 132 мм; 1,7 або 2,8 для висот 
осі обертання 132 мм 
Рівень вібрації оцінюється при n = 0,5nmax. Допустимі межі рівня шуму 
для електродвигунів повинні відповідати класу 1 або 2 по ГОСТ 16372-77. 
Допуски на концентричність центруючого заточування, на 
перпендикулярність опорного фланця по відношенню до валу і на биття 
вільного кінця валу електродвигуна повинні не бути нижчим за клас 
«Підвищена точність» по ГОСТ 8592-79. 
Високомоментні двигуни для узгодження з системою управління 
забезпечуються тахогенератором інтегрального виконання, датчиком шляху, 
електромагнітним гальмом і тепловим захистом [5]. 
Серед нових двигунів важливе місце займають безконтактні вентильні 
двигуни (наприклад, широкорегулюємий електродвигун постійного струму 
4ПФ 112-180 - рис.1.1, а), в яких комутація обмоток на відміну від 
механічного комутатора (колектора) здійснюється по сигналах датчика 
положення ротора, а збудження - що розташовуються на роторі постійними 
магнітами, рис.1.1, б. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
12 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
  
 а. б. в. 
Рисунок 1.1 – Загальний вигляд широкорегулюємого електродвигуна 
постійного струму 4ПФ 112-180 (а), схема його роботи двигуна (б), форма і 
послідовність імпульсів. СМ - двигун; ДПР - датчик положення ротора 
 
Фази обмотки статора підключені до джерела постійного струму через 
силові ключі комутатора, керовані по сигналах датчика положення ротора. 
У вентильних двигунах з постійними магнітами найбільше 
розповсюдження отримала трифазна обмотка, сполучена зіркою. Чутливі 
елементи 1-6 датчика положення ротора (ДПР) при його обертанні 
здійснюють включення транзисторних ключів комутатора. 
Як випливає з діаграми (рис.1.1, б) послідовно включені ключі 1 і 4, 2 і 
5, 3 і 6, так звані стійки твірних, працюють в протифазі. В цілях виключення 
крізних струмів через стійку сигнальний сектор ДПР приймають рівним 120°. 
Таким чином, у будь-який момент часу працюють дві фази, а струм у фазах 
обмотки реверсує в ті моменти, коли ротор повертається на 180° щодо 
попереднього положення тієї ж фази і при заданій послідовності роботи 
ключів забезпечується однонаправлений обертаючий момент двигуна [5]. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
13 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Зміна напряму обертання забезпечується шляхом перемикання вхідних 
ланцюгів силових ключів кожної стійки. Інший шлях реверсування двигуна 
полягає в перемиканні початку і кінця кожної фази. 
 
1.3 Енергозберігаючі схеми керування електроприводом 
Для механізмів технологічного обладнання, а саме до них відносяться 
фрезерні гравірувальні верстати, свердлувальні установки, зубофрезерні 
верстати точного приладобудування та інше подібне обладнання прийнято 
використовувати як правило нерегульований електропривід постійного 
струму. Однак використання систем регульованого електроприводу 
дозволить значно знизити втрати електроенергії у випадках роботи з 
недовантаженням [6]. 
У цьому випадку слід розглядувати два напрями реалізації потенціалу 
енергозбереження при використанні регульованого електроприводу.  
Перший напрям, це використання можливості регулювання координат 
електроприводу (швидкості та моменту), що часто дає значний 
енергозберігаючий ефект. Прикладом може служити регулювання швидкості 
вентилятора. Другий напрям, це оптимізація енергетичних режимів роботи 
електроприводу та мінімізації втрат при перетворенні енергії.  
Розглядаючи системи електроприводів оптимізованих за критерієм 
мінімуму електричних втрат слід відмітити, що розробки ведуться як для 
традиційних систем електроприводів (ПЧ-ДПТ) на основі перетворювача 
частоти та (ТПН-ДПТ) на основі регулятора напруги так і для систем 
векторного керування [6].  
Зважаючи на це, позитивно слід відмітити алгоритми оптимального за 
енергоспоживанням керування електродвигуном на основі вхідних 
параметрів оскільки вони дозволяють реалізувати оптимальні системи 
автоматичного керування електроприводом на основі будь-яких систем 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
14 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
електроприводів без значного ускладнення традиційних систем 
електроприводів.  
В нашому випадку при моменті статичного навантаження двигуна ми 
орієнтуємося першому законові оптимального регулювання напругою [8]. 
Одержана залежність навантаження як функції частоти, що реалізована в цих 
законах регулювання дозволяє будувати розімкнуті системи електроприводу 
оптимізовані по споживанню електроенергії. Так як при визначенні 
статичного навантаження на природній характеристиці подальше його 
вимірювання при  зміні швидкості не потрібне, що дозволяє виключити 
необхідність визначення навантаження при роботі  електроприводу. 
 
1.4. Визначення актуальності розробки системи автоматичного 
високоточного керування кутовими швидкостями приводу постійного 
струму 
Автоматична система керування містить в собі підсистему 
інформаційного забезпечення оператора і технологічного моніторингу. Ця 
система дозволяє виявляти значні резерви продуктивності складальних 
систем. Система не виводить оператора з контуру управління технологічним 
процесом, істотно допоможе йому раціонально в автоматичному режимі 
управляти технологічним процесом, фіксувати результати цього процесу, 
контролювати стан системи в цілому [7]. 
Використання автоматичної системи керуванн дозволить 
інтенсифікувати керування електроприводом, підняти ефективність їх 
експлуатації, створити умови надійної, безаварійної роботи, полегшити 
працю оператора, звільнити електромережу від пере- та недовантаження, чим 
підняти її енергозаощадність та економічну ефективність [8]. Дуже важливо, 
щоб система регулювання без витрат робочого часу в необхідний момент 
могла автоматично обирати робочі режими роботи електроприводу. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
15 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Під час роботи оператор контролює технологічні параметри 
електроприводу візуально та задає його режими роботи уручну, отже, 
похибка виконання завдання буде значною, особливо, якщо оператор 
малокваліфікований і не має достатній досвід роботи. Тому використання 
системи автоматичного контролю з використанням мікропроцесора 
дозволить попередити оператора про можливі помилки і тим самим уникнути 
додаткових витрат часу і засобів [8]. 
Актуальність проблеми створення системи високоточного керування і 
системи оцінки ефективності експлуатації з іншого боку стримувалося багато 
в чому не лише відсутністю необхідних розвинених технічних засобів, але і 
недостатньо ефективним програмним забезпеченням управління і контролю. 
Інтерес до проблеми створення і в деяких випадках експлуатації підсистем 
автоматизованого управління електроприводом залишається актуальним 
нині, що підтверджують публікації статей і доповідей на міжнародних 
конференціях і симпозіумах з цих питань. 
Таким чином, розробка системи автоматичного високоточного 
керування кутовими швидкостями приводу постійного струму дозволяє 
інтенсифікувати керування електроприводом, підняти ефективність його 
експлуатації, створити умови надійної, безаварійної роботи, полегшити 
працю оператора, звільнити електромережу від пере- та недовантаження, чим 
підняти її енергозаощадність та економічну ефективність, складає актуальне 
завдання, що має важливе практичне значення і буде вирішене по ходу 
виконання кваліфікаційної роботи. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
16 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
2. Обгрунтування технічного завдання 
 
Автоматизація процесу керування кутовою швидкістю приводу 
постійного струму – це використання технічних засобів, спрямоване на 
часткове звільнення людини від участі в технологічному процесі. Таким 
чином, автоматизація електроприводу дозволяє виключити вплив людського 
фактора на особливо важливих і відповідальних етапах його експлуатації, а 
отже, підвищити якість цього процесу. 
Не менш важливим є те, що автоматизація такої системи допомагає 
підвищити безпеку технологічного процесу. Адже автоматика постійно 
перевіряє відповідність всіх даних. І миттєво вживає заходів щодо усунення 
небезпечних показників. В той час як людина не може все контролювати 
постійно і час реакції на небезпеку в людини довший. Схема керування 
повинна бути максимально автоматичною, простою і захищеною.    
Максимальна автоматизація системи керування допоможе збільшити 
продуктивність праці, суттєво знизити витрати на технологічний процес, 
зменшити час роботи обслуговуючого персоналу. Простота схеми керування 
повинна надати можливість обслуговувати електропривід оператору з більш 
низьким розрядом, швидко та легко розбиратися в керуванні пристрою. При 
виникненні різних неполадок оператор зможе швидко визначити тип та 
причину поломки, це дасть йому змогу усунути цю несправність. В цьому 
випадку простота системи керування дає змогу швидко усунути 
несправність, а отже електропривід буде менше проводити часу в 
неробочому стані. Надійність системи керування дасть змогу безперебійної 
роботи обладнання. Також зменшаться затрати на обслуговування системи - 
не доведеться витрачати кошти на заміну деталей, які вийшли з ладу. А 
також на заробітну плату ремонтним службам.  
Система високоточного керування кутовою швидкістю приводу 
постійного струму повинна відповідати наступним характеристикам: 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
17 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1.  Живлення від мережі змінного струму (50±0,5) Гц з номінальною 
наругою 220 В ±10%. 
2.  Час перехідних процесів системи не повинен перевищувати 1 мс. 
3.  Пристрій повинен мати термічний захист від теплового перевантаження 
електродвигуна. 
4.  Пристрій призначений для роботи у закритих стаціонарних приміщеннях 
при температурі оточуючого середовища в межах від +5 до +60 ºС. 
5.  Середній термін служби двигуна – не менше 15 років  
6. Середній термін служби до першого капітального ремонту – 8 років.  
7. Вірогідність безвідмовної роботи двигуна за 10 тис.годин – 0,9.  
8. Потужність споживання від мережі не більше 150 Вт.  
9. Захист від ураження електричним струмом по класу ІІ.  
10. Габаритні розміри 550×240×245 мм.  
11. Маса приладу не більше 2,8 кг.  
12. Ступінь захисту корпусу – IP44. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
18 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
3. Розробка структурної схеми 
 
Проаналізовані структурні схеми аналогічних пристроїв для 
керування кутовою швидкістю електродвигунів постійного струму, дали 
змогу усунення їхніх недоліків та покращення роботи схеми загалом. 
Таким чином було розроблено структурну схему системи 
автоматичного високоточного керування кутовими швидкостями приводу 
постійного струму, що забезпечує його високу ефективність і яка зображена 
на рисунку 3.1.   
ВУЗ ОЛ КЕРУВАННЯ СИЛОВИЙ  ВУЗОЛ
+ 5 B
Блок керуванн я Кл юч силовий
ДЖЕРЕЛО  ЖИВЛЕННЯ ВУЗОЛ   КОНТРОЛЮ
+40 B Блок контрол ю Схем а запуску
Стаб лі і зоване +110 B
220 B джерело 
жив лення
Ен кодер
 
Рисунок 3.1 - Блок-схема системи автоматичного високоточного керування 
кутовими швидкостями приводу постійного струму 
 
Розроблювана система автоматичного високоточного керування 
кутовими швидкостями приводу постійного струму складається з силового 
модуля, до складу якого входять блок живлення, схема запуску – основні 
призначення яких створення необхідного рівня напруг для запуску силового 
ключа виконавчого пристрою. Сам виконавчий пристрій, який призначений 
для безпосереднього виконання технологічного циклу, а частота обертання 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
19 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
якого контролюється за допомогою енкодера, обертання якого здійснюється 
електродвигуном постійного струму. Частота обертання останнього 
регулюється блоком керування, а режим роботи самого двигуна (відповідно і 
точність і потужність роботи виконавчого пристрою) контролюється блоком 
контролю.  Ще одне призначення блоку контролю – спостереження та, у 
випадку необхідності, аварійного вимкнення електроприводу за-для усунення 
виходу останнього з ладу. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
20 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
4. Розробка електричної принципової схеми 
 
Принципова електрична схема системи автоматичного високоточного 
керування кутовими швидкостями приводу постійного струму зображена на 
рисунку 4.1.  
R27
VD5
C3 R5
R3 VT7
VT1 R14 C13
L2 R32
R6
R9 М1
VT4
R1 C5 C24
FU1 VT2 R15 R17 VD21
Tp1
R7 VD14
VD1..VD4 VS1 R24 C20 Тр4
C1
R4
C2 C9
+ R10
L3 R33 R35 R36 R37
C4 +
Tp3 VT5 VD22
L1 C10
R2 R11 R25
VD6 C21
VD12 VD15
VD17
R16 C15 C16
+ + VD23
DD1.1 VD18
1 VD10 VD16 VD19
2 1
C23 +
C17
Тр5
VD8 до лазерного діоду
R18 Tp2
VT8
C18 "+40 B"
+ + R34
C25 +
C11 VD9 C14 VT6
VD24
R28
C19 +
R12 R13
DD2.2
DD2.1 C22
C6 4
1 &
& 6 R30
3 5
2
DA1.1
C7 4
7
3
6 2 HL1
VD11
VD20
VD7 VT9
C26
DD2.3 DD1.5
DD1.2 DD1.3 DD1.4 R42
C8 9 & 1 R23
8 11 10 R31
3 1 4 5 1 6 9 1 8 10 R38 R40
R26 R29 R41 "-40 B"
R20 до лазерного діоду
R8 VT3
C12
R19 VD13
R21 SВ1 R39
R22
 
Рисунок 4.1 – Принципова електрична схема системи автоматичного 
високоточного керування кутовими швидкостями приводу постійного струму 
 
Схема працює таким чином. До запуску перетворювача, напруга на 
конденсаторі С13 відсутня, тиристор закритий і заряд конденсатора фільтру 
С2 відбувається через обмежувальний резистор R4. Як тільки конденсатор С2 
заряджатиме до напруги запуску перетворювача, з'являється напруга на С13 і 
першим же синхроімпульсом з VD5 через диференціальний ланцюжок С3, R3 
запускається одновібратор на транзисторах VT1, VT2. При цьому на 
управляючий електрод VS1 поступає відкриваюча його напруга з 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
21 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
220 B
 
конденсатора С13 через елементи R15, VT2. Кидок струму зарядки 
конденсатора фільтру не перевищує 5 А.  
Елементи L1, VD6, С4, R2 служать для обмеження кидка струму через 
силові транзистори перетворювача в моменти запуску виконавчого 
пристрою.  
Перетворювач блоку живлення виконаний по напівмостовій схемі з 
самозбудженням і комутуючим трансформатором, що насичується. 
Пропорційно-струмове управління сприяє підвищенню ККД пристрою за 
рахунок підвищення швидкодії комутаційних процесів. Особливість 
пристрою полягає в тому, що включення і виключення силових 
високовольтних транзисторів перетворювача здійснюється в режимі 
розімкнення ключа K1 регулятора, тобто на холостому ходу у всьому 
діапазоні навантажень, що значно підвищує надійність пристрою за рахунок 
виключення крізних струмів, підвищує ККД і зменшує імпульсні перешкоди.  
Регулювання струму навантаження здійснюється тривалістю імпульсів 
за допомогою схеми управління (СУ), виконаної на DD1, DD2. При цьому 
силові транзистори регулятора використовуються в режимі насичення з 
мінімальними витратами потужності. На елементах DD1.1, R16, VD8, VD10 
виконаний формувач меандру, синхронного з частотою перетворення. Далі 
по фронту і по спаду сигналу за допомогою дифланцюжків С1, R12, С7, R13 і 
DD2.2 формуються короткі, близько 2 мкс, негативні імпульси.  
За роботу схеми широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) відповідає 
одновібратор, виконаний на елементах DD1.2, DD1.3, тривалість імпульсів 
якого залежить від стану транзистора VT3. Управляюча напруга на базу 
цього транзистора поступає від перетворювача струм-напруга (ПСН), 
виконаного на операційному підсилювачі DA1 і шунті R41 (75ШСМЗ-50-0,5; 
падіння напруги 75 мВ при струмі навантаження 5 А). Мінімальний струм 
залежить від чутливості ПСН і настроюється за допомогою резистора R40. 
Максимальний струм обмежують підбором резистора R7. Для зручності 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
22 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
користування в пристрої передбачено два піддіапазони регулювання струму. 
Котушка трансформатора Тр3 виконана безкаркасною. Обмотка I 
відокремлена від інших трьома шарами лакотканини. Обмотку II мотають в 
два дроти. Таким чином, одержують чотири обмотки, після чого їх 
"видзвонюють" і ті, що належать до однієї напівобмотки, сполучають 
паралельно. Відведення одержують з'єднанням кінця однієї напівобмотки з 
початком іншої.  
Трансформатор Тр3, резистор R2 і діоди VD16-VD20 закріплені на 
загальному тепловідводі з площею охолоджуючої поверхні близько 100 см2 
(розрахунок тепловідводу наводиться далі). Транзистори VT4-VT5 закріплені 
на окремих ребристих радіаторах з площею охолоджуючої поверхні близько 
200 см2. Причому колектори і бази спарених транзисторів з'єднані, а в 
емітерах включені струмовирівнюючі резистори по 0,1 Ом типу С5-16МВ 
потужністю 2 Вт. Ключ К1 регулятора виконаний у вигляді модулю і може 
нарощуватися до трьох модулів. Транзистор VT8 забезпечений радіатором з 
площею охолоджуючої поверхні близько 150 см2. Транзистор VT6 
закріплюють на тому ж радіаторі через слюдяну прокладку або на 
невеликому окремому радіаторі.  
Конденсатор С2 типу К50-35-350В-330мкФ можна замінити на два 
конденсатори типу К50-27-350В-220мкФ. Як конденсатори С9, С10 
застосовані конденсатори типу К73-16-250В-3,3 мкФ. Конденсатор С8 - типу 
К50-29-350В-22мкФ, конденсатор С25 - типу К50-29-63В-1000мкф, інші - 
типу К50-35 і К73-17. Резистор R2 - типу С5-35В потужністю 15 Вт. 
Соленоїди типу Д13 по АГО.475.007ТУ, типу Д69 (Д59) по 0100.475.000ТУ. 
Мікросхему DА1 типу К140УД7 можна замінити на К140УД6. При 
правильному фазуванні трансформаторів перетворювач запускається відразу 
і наладці не потребує. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
23 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
5. Розрахунок основних елементів пристрою 
 
5.1. Вибір тиристорів управління напругою на якорі двигуна 
постійного струму 
Для схеми автоматичного керування напругою на якорі двигуна 
постійного струму обирається тиристор VS1 типу Т122-25-12 (рис. 5.1), який 
застосовується, як перемикаючий елемент керування двигунами і джерелами 
живлення (як низьковольтними, так і високовольтними) [9]. 
 
Рисунок 5.1 – Схема керування напругою на якорі двигуна постійного струму  
 
Переходи тиристорів такого типу пасивують склом. Корпус зроблено з 
центральним розташуванням керуючого електроду, чим гарантується висока 
рівномірність і стабільність параметрів. Перевагами приладів можна віднести 
їх невеликі розміри, міцну конструкцію з низьким тепловим опором та 
гарним розсіюванням тепла, а також значний термін служби і замикаюча 
напруга до 800 В. Переключення відбувається по сигналу регулятора фази, 
далі VS1 переходить в провідний стан на частині позитивної напівхвилі 
прикладеної напруги [10]. 
Схема керування високовольтним розрядом регулюється так, щоб 
максимальний струм не перевищує 3 А. Керуюча схема створює імпульс  
uy = 150 B (при розімкненому виході) тривалістю 40 мкс, а повний опір 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
24 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
джерела складає 150 Ом. Температура оточуючого середовища може 
змінюватися від 0 до 40 °С [10].  
Схема керування забезпечує наявність імпульсу із змінною тривалістю 
по відношенню до початку позитивного напівперіоду напруги. За відсутності 
затримки переключення відбувається негайно, і тиристор знаходиться в 
провідному стані на протязі всього напівперіоду. За наявності затримки він 
знаходиться в провідному стані тільки частину напівперіоду, а потужність, 
яке передається у навантаження, зменшується [11]. 
Середньоквадратичний струм такого тиристора дорівнює 3,6 А, не 
перевищує граничного струму схеми керування (10 А), проте слід все ж таки 
перевірити реальну температуру переходу. Визначаємо спочатку 
максимальні напругу і струм.  
Максимальний анодний струм IАmax протікає через прилад лише другий 
напівперіод. Отже, його значення складає половину від того, яким би воно 
було у разі синусоїдального сигналу в припущенні, що прилад знаходиться в 
повністю провідному стані. Тиристор включається на початку кожної 
позитивної напівхвилі. Таким чином [12]: 
2
IA   IA max  
4
тому, 
4  I
I A
A max  , 
2
4 3,6
IA max  10,2  А. 
2
З аналізу залежності миттєвих максимальних значень напруги від 
струму у відкритому стані витікає, що Uпр = 150 В. 
При такій максимальній напрузі струм знаходиться поблизу свого 
максимуму більшу частину напівперіоду. Якщо припустити, що Uпр = 150 В 
протягом усього часу знаходження приладу в провідному стані, то отримаємо 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
25 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
дещо завищену напругу. Розсіювана потужність дорівнюється добутком Uпр 
та IАmax, тоді [12]: 
T
Pðî ç  U ï ð  IA max  , 

де Т = 40 мкс – час проходження імпульсу, що керує; 
  = 0,03 с – час між двома послідовними імпульсами. 
4 105
Pðî ç 150 10,2   2,04  Вт. 
3102
Після обчислення потужності розсіювання можна розрахувати 
максимальну температуру переходу [13]: 
Tï  Pðîç  ï ê  ê ñ Òmax , 
де  п-к = 4 °С/Вт - тепловий опір між корпусом і переходом приладу;  
Qк-с = 1,5 °С/Вт - тепловий опір тепловідводу між оточуючим середовищем і 
корпусом;  
Тmax = 40°С – максимальна температура оточуючого середовища (за умови). 
Tï  2,04  4 1,5  40  51  С, 
що нижче за граничне значення Тп.max = 125 °С. 
Далі розглянемо режим відкривання тиристора. Параметри 
відкриваючого сигналу наступні: Iy.от.max = 30 мА; Uy.oт.max = 150 В при робочій 
температурі 25 °С. При нижчій температурі відкривання відбувається важко, 
і по графіку в довіднику [24] можна визначити, що при 0 °С Iу.от зростає на 
33%, а Uу.от.mах = 139 В. 
Відкриваючий струм визначається, виходячи з потрібної відкриваючої 
напруги і результуючого падіння напруги на опорі Rи джерела: 
uy Uy.îò
Iy.îò  , 
Rè
де uy – керуюча напруга. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
26 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Щоб обчислити реальне значення Iу.от, підставимо максимальне 
значення відкриваючої напруги Uy.от.max = 139 В і отримаємо [12]: 
150 139
Iy.î ò   73 мА. 
150
Оскільки це значення перевищує мінімальний струм відкриття 
тиристора 40 мА, прилад в схемі працюватиме надійно навіть при нижчій 
температурі оточуючого середовища. 
Максимальна прикладена зворотна напруга складає: 
Uçâ. max  2 U ïð , 
Uçâ.max  2 150  212  В. 
При допуску +10% це значення зростатиме до 233,2 В, що все ще не 
перевищує граничного значення 800 В.  
Тому, в результатах розрахунків був обраний тиристор марки Т122-25-
12 і розраховані параметри схеми, в якій не перевищується середня 
розсіювана потужність керування (2,04 Вт) і відкриваючий струм керування 
(73 мА). 
 
5.2. Розрахунок максимальних витрат потужності на силових 
транзисторах 
Оскільки основні теплові витрати потужності при роботі розробленої в 
роботі схеми припадають на тепло, що виділилося на силових транзисторах, а 
робота цих елементів безпосередньо зв‘язана з температурою їх корпусу, та, 
відповідно, точності роботи пристрою, проведемо розрахунок максимальних 
витрат потужності на силових транзисторах 2Т312А з метою визначення 
доцільного їх використання в нашій схемі [9]. 
З таблиці параметрів  10  транзистора 2Т312А маємо: вихідна ємність 
переходу колектор-емітер CКЕ = 50 пФ; зовнішній опір між колектором та 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
27 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
емітером транзистора RКЕнас = 0,67 Ом (при максимально допустимій 
температурі корпуса 175  С). 
Розрахунок проводимо при максимальній допустимій напрузі живлення 
UКБ0 max = 12 В; 
Знаходимо витрати потужності при відкритому транзисторі  11 : 
1
P 2
â³ä  C U
2 KE ÊÁ0max  fãð , 
де fгр =10 МГц – гранична частота коефіцієнту передачі струму. 
1
Pâ³ä  50 1012 122 107  0,036  кВт. 
2
Знаходимо витрати потужності при закритому транзисторі  11 : 
1
P   U2 2
çàêð 6 ÊÁ0max  UÊÅR max   Iê  fãð  tçàêð , 
де UКЭRmax = 38 В - максимально допустима напруга „колектор-емітер” за умови 
струму бази, що дорівнює нулю; 
Ік = 20 А – максимально допустимий струм колектора, 
tзакр = 30 нс – час закриття транзистора; 
1
Pçàêð   122  382  20 107 30 109 15,88  Вт. 
6
Визначимо витрати потужності на опорі „колектор-емітер” при 
відкритому транзисторі  12 : 
1
PR  R  I2
ÊÅí àñ ê n , 
3
де n = 0,5 - коефіцієнт передачі. 
1
PR  0,67 202 0,5  44,6  Вт. 
3
Загальні витрати потужності на силовому транзисторі 2Т312А 
знаходимо так:  
Рзаг = Рвід + Рзакр + РR; 
Рзаг = 36 + 15,88 + 44,6 = 96,48 Вт. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
28 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Максимальна потужність транзистора складає: 
Pmax  UÊER max  Iê ; 
Pmax  38 20  760  Вт. 
Тоді, кількість електричної потужності транзистора, що витрачається 
на теплові витрати складає [13]: 
P
k  çàã 100% ; 
Pmax
96,48
k  100% 10 %. 
760
Це є задовільним для силових транзисторів серії 2Т ( 10%).  
Тому, використання транзисторів 2Т312А є доцільним в нашій схемі. 
При цьому загальні теплові витрати потужності складають 96,48 Вт. 
 
5.3. Розрахунок струмообмежуючих резисторів 
У режимі отримання даних прийомного модуля, останній залишається 
активним тільки впродовж кожної восьмої частини тривалості циклу. Струм 
не проходить через модуль протягом 87,5% тривалості циклу, якого вистачає 
для остигання комутуючому транзистору VТ [10], рисунок 5.2. Тому в 
імпульсному режимі роботи модуля допускаються вищі значення струму, 
аніж в статичному. 
Ush 
VT 
R2 
UVC 
R1 
 
Рисунок 5.2 – Схема підключення струмообмежуючих резисторів  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
29 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Сила струму в імпульсному режимі з тривалістю імпульсу порядку 1,25 
мс і загальною тривалістю циклу 8 1,25 мс = 10 мс може в чотири рази 
перевищувати силу сталого струму в статичному режимі. Допустиме 
значення статичного струму при температурі оточуючого середовища  
25 °С складає 25 мА. Інтенсивність прийому сигналу з ПК пропорційна 
струму через приймаючий модуль [11]. 
Щоб марно не перенавантажувати модуль, струм встановлюється на 
рівні Is = 45 мА. При такому вхідному струмі, що протікає через нього, у 
вихідний каскад подається напруга Ush = +12 В. У зворотному випадку, коли 
приймається восьмирозрядний код «FFh» сумарний вихідний струм складає: 
Iges  n  Is , 
де n = 8 – кількість розрядів; 
Is = 45 мА – значення вхідного струму прийомного модулю. 
 Iges  8  45  360  (мА). 
Максимальна потужність витрат Pv  при цьому складає: 
Pv  Ush  Iges , 
де Ush = 12 В – напруга, що подається у вихідному каскаді; 
Iges = 360 мА - сума вихідних струмів. 
Pv  12 360  4,32 (Вт). 
У цьому разі, потужність витрат необхідно безперервно відводити.  
Падіння напруги на резисторах R1, R2 складає: 
UD  RD  ID , 
де RD = 1,3 Ом – граничне значення опору; 
ID = 385 мА – значення струму витіку. 
UD  1,3 385  500,5  (мВ). 
Максимальна потужність витрат Pv в приймаючому модулі 
визначається за формулою: 
P  I2
v D R D , 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
30 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Pv  0,3852 1,3  193 (мВт). 
Пряма напруга Uf на базі комутуючого транзистора VT розраховується 
за формулою [12]:  
Uf  Ush  Is R f , 
де Rf = 7 Ом – опір комутуючого переходу транзистору: 
Тобто, для струму Is = 45 мА значення Uf  складає [12]: 
Uf  12 0,045 7  1,94  (В). 
Тому, падіння напруги UR на резисторах R1-R2 складає: 
UR  UVC  Ush  UD  Uf , 
де UVC = 15 В – напруга, що відповідає високому рівню вхідного сигналу. 
UR  1512  0,5 1,94  0,56 (В). 
Виходячи з наведених даних, можна розрахувати опір резисторів 
струмообмеження R1-R2 [13]: 
U
R1  R2  R , 
Is1
0,56
R1  R2   12,4  (Ом). 
0,045
Зі стандартного IEC-ряду Е24 було обране значення Rs=R1=R2=12 Ом. 
Завдяки такому наближенню сила струму через модуль збільшується до 
U
I  R
s , 
Rs
0,56
Is   46,7  (мА). 
12
Кожний з резисторів має бути розрахований на потужність витрат [12]: 
Pv  UR  Is , 
Pv  0,56  46,7  0,02  (Вт). 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
31 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Оскільки не рекомендується тривалий час використовувати резистор 
при потужності витрат, що прямує до критичної [13], зупинимося на варіанті 
резисторів R1-R2 з Pv = 0,125 Вт. 
Таким чином, зроблено висновок, що напруга живлення UVC модуля 
прийому даних має бути мінімальною для того, щоб мінімізувати потужність 
витрат при його роботі. Але, вище значення UVC призводить до збільшення 
падіння напруги на резисторах струмообмеження R1-R2. Як наслідок, 
коливання навантаження впливатимуть на точність прийому даних. Тому 
робимо висновок, що обране значення UVC = 15 В – є найраціональніший 
варіант між двома описаними вище. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
32 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
6. Розрахунок точності та надійності 
 
Надійність – властивість виробу виконувати задані функції у 
визначених умовах експлуатації протягом визначеного часу при збереженні 
експлуатаційних характеристик у припустимих межах [14]. Надійність є 
комплексною властивістю, що обумовлюється безвідмовністю, 
довговічністю, ремонтопридатністю та схоронністю. 
Основними кількісними показниками надійності є [15]: 
 імовірність безвідмовної роботи за визначений час Р(t); 
 середній наробіток до першого відмовлення Тcр; 
 наробіток на відмовлення tср; 
 інтенсивність відмовлень λ(t) 
 коефіцієнт готовності Кг; 
 коефіцієнт вимушеного простою Кп. 
Основні критерії надійності поділяються на дві групи: 
 критерії надійності виробів,що не відновлюються; 
 критерії, що характеризують надійність відновлюваних виробів. 
Невідновлюваними називаються такі вироби, які в процесі виконання 
своїх функцій не допускають ремонту. До них відносяться вироби, що не 
підлягають ремонту (електрорадіоелементи, модулі, мікросхеми), вироби 
разової дії (електронне обладнання, що встановлене на керованих 
аеропристроях, штучних супутниках Землі), вироби багаторазової дії, 
перерва у роботі яких зриває операцію, що виконується, та її необхідно 
розпочинати знову, якщо можливе усунення відмовлення (системи ППО, 
системи керування повітряним рухом, системи керування хімічними, 
металургійними та іншими відповідальними технологічними процесами) 
[16]. 
Відновлюваними називаються ті вироби, які в процесі виконання 
своїх функцій припускають ремонт (радіоприймачі, телевізори, блоки 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
33 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
живлення тощо). Якщо відбудеться відмовлення такого виробу, то воно 
викличе припинення функціонування тільки на період усунення відмовлення 
[15]. 
Відмовлення, які виникають в електронному обладнанні, є 
випадковими подіями. Тому основні показники надійності мають 
ймовірнісний характер і кількісно оцінюють не кожний зразок або виріб, але 
й дають середню характеристику виробу такого типу. Так що в реальних 
умовах деякі вироби мають показники "нижче середнього", а інші - "вище 
середнього". 
 Виконується попередній розрахунок надійності (визначається середнє 
напрацювання до першого відмовлення та ймовірність безвідмовної роботи 
протягом 50 годин) виробу, що складається з 50 елементів, середня 
інтенсивність відмовлень яких λср=0,32•10-6 1/год [16]. 
Розрахунок. 
Інтенсивність відмов розраховується за формулою [19]: 
 
  = N. сер = 50•0,32•10-6=16•10-5    1/год.                         (6.1) 
 
За наступною формулою розраховується ймовірність безвідмовної 
роботи [19]: 
 
Р (50) =е-16 0,00001 50
пр  = е-0,008 = 0,9601 ≈ 0,96                          (6.2) 
 
(значення е-х визначається за таблицею). 
Середній наробіток до першого відмовлення розраховується так [19]: 
 
Т -1
сер =   ≈ 2550 год.                                       (6.3) 
 
Розрахунок потужності споживання [19]: 
 
Рсп =U∙Iсп∙n,  мВт                                                    (6.4) 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
34 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
де U – напруга джерела живлення, В; Iсп – споживаний струм мікросхеми 
(довідникові дані), мА; n – кількість мікросхем одного типу. 
Розрахунки потужності споживання заносяться до таблиці 6.1. 
 
Таблиця 6.1 – Потужності споживання елементів 
Напруга Споживаний Потужність 
№ 
Найменування Кількість живлення струм споживання 
п/п 
U, В Iсп, , мА Р, мВт 
1 К1533ЛН1 1 5 80 400 
2 К1533ЛА3 1 5 60 300 
3 К140УД7 1 5 120 600 
4 Діод лазерний 1 40 350 14000 
ТС23-19-235 
5 Двигун постійно- 1 110 5600 616000 
го струму WD615 
 
Загальну потужність, що споживається автоматичною системою 
керування розрахуємо за формулою [19]: 
 
Рзаг = Рсп1 + Рсп2 +.....+Рсп5                                             (6.5) 
 
Рзаг = 400 + 300 + 600 + 14000 + 616000 = 631300 мВт 
 
Такми чином, система керування споживає потужність 631,3 Вт. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
35 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
7. Технологічний розділ 
 
7.1. Технологія виготовлення друкованих плат 
Перші виготовленні друковані плати автоматизованим методом були 
виготовлені фірмою Multiwire. За минулий період за кордоном та і Україні 
розроблені нові методи друковано-дротового монтажу, основані на різних 
принципах прокладки трас з ізольованих дротів і способів отримання між 
сполучень в платах. Розрізняють два методи виготовлення друкованих плат: 
метод стежкового монтажу і метод прямих відрізків [20]. 
Метод стежкового монтажу («Аракс») використовують в промисловості 
в двох варіантах: з поділом процесу монтажу проводів на платі на окремі 
операції і з об'єднанням операцій в один процес [20]. При цьому методі 
друкованим способом отримують базову одно-або двосторонню плату з 
постійною топологією рисунку. У першому варіанті базову плату 
встановлюють на паперову маску і прокладки з еластичного матеріалу, а 
потім відповідно до заданої схеми прошивають її і прокладки через отвори 
пустотілої голкою, всередині якої проходить тонкий ізольований провід. 
Після прошивки дроти притискають до плати, видаляють еластичні 
прокладинки з петель, утворених з ізольованих проводів голкою, лудять 
петлі припоєм, знімають з петель маску і припаюють їх до плати. У другому 
варіанті на автоматі прошивають плату дротом, одночасно лудячи і 
припаюють петлі з дроту до контактних майданчиків [21]. В результаті 
отримують плату, еквівалентну за функціональними можливостями 
багатошарової друкованої плати, але з більш високою ремонтопридатністю і 
меншою вартістю. 
 Автоматизоване проектування друкованих плат. Однією з основних 
задач в системі автоматизованого проектування плат є оптимізація з'єднань 
між елементами схем [21]. Залежно від обраної конструктивно-технологічної 
бази ця задача може мати різну ступінь складності і відповідно може сильно 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
36 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
впливати на трудомісткість проектування друкованих плат. При 
автоматизованому розроблені друкованого монтажу, в тому числі і 
багатошаровою, необхідно оптимізувати ряд критеріїв (факторів якості), 
таких як загальна довжина всіх зв'язків, число зв'язків між елементами схеми, 
наприклад ІС, що знаходяться в сусідніх позиціях на монтажному полі, число 
перетинань між зв'язками, число ланцюгів з якнайбільш простою 
конфігурацією [21]. Оптимізація такого числа факторів якості, будучи 
складним завданням самої по собі, вимагає врахування ряду конструктивних 
властивостей плати. До них можна віднести: розмір монтажного поля, 
мінімально допустиму ширину друкованих провідників і відстань між ними, 
число монтажних шарів, способи переходу з одного шару на інший, 
розташування виводів елементів і ланцюгів на монтажному полі, число 
ділянок, заборонених для прокладинки провідників (технологічні отвори, 
місця для позначень, заздалегідь прокладені стандартні друковані провідники 
та ін.) [20]. Отримати оптимальний варіант друкованих з'єднань при 
відповідності всіх умов досить важко. Тому, по суті, жоден з методів 
автоматизованого проектування багатошарової друкованої плати не гарантує 
трасування всіх з'єднань. Задовільними вважаються результати, коли 
автоматично трасуються 90-95% зв'язків [22]. Решта з'єднання вимагають 
неавтоматизованої або автоматизованої доопрацювання шляхом зміни 
конфігурації раніше прокладених зв'язків, що значно підвищує 
трудомісткість проектування монтажних плат. 
Переваги та недоліки стежкового методу. Стежковий монтаж в 
порівнянні з багатошаровим друкованим монтажем дозволяє наступне [21]: 
- Знизити трудомісткість конструкторських робіт у кілька разів, причому, 
чим більше номенклатура друкованих плат, тим ефективніше стежковий 
монтаж. 
-  Скоротити трудомісткість автоматизованого проектування друкованих 
плат більш ніж в два рази. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
37 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
-  Знизити вартість матеріалів в три рази. 
-  Скоротити трудомісткість виробництва вузлів друкованих плат на 30%. 
-  Підвищити ремонтопридатність друкованої плати та оперативність 
внесення змін до монтаж. 
- Скоротити терміни розробки апаратури у зменшити технологічний цикл 
проектування і виробництва друкованих плат. 
- Виключити металізацію в отворах друкованої плати. 
- Знизити кількість шкідливих стоків при виробництві друкованих плат. 
- Зменшити масу друкованих плат, збільшити вихід придатних друкованих 
плат. 
До недоліків стежкового методу монтажу необхідно віднести [22]: 
- Одностороннє розташування на платі. 
- Потреба в ретельному контролі інформативного матеріалу при 
автоматизованому проектуванні друкованих плат. 
- Збільшення габаритів друкованих плат викликає майже пропорційний ріст 
трудомісткості монтажу. 
- Не конкурентоспроможність з одно-і двосторонніми друкованих плат по 
трудомісткості в серійному виробництві, не рахуючи етапу макетування. 
- Складність застосування друкованих плат дротового монтажу для 
елементів між виводами (необхідна планарна формовка виводів). 
 Метод прямих відрізків. Метод полягає в тому, що друкованим 
монтажем виготовляють типову друковану плату з постійною типологією 
малюнка і наскрізними металізованими отворами. Типову друковану плату 
встановлюють на стіл монтажного автомата і за заданою програмою 
розводять зв'язку прямими відрізками з ізольованого дроту, обрізаючи його в 
заданих точках [22]. При цьому ізольований дріт автоматично без 
попереднього лудіння ділянки жили, що припаюється, без видалення ізоляції 
з нього поєднується з контактною площадкою. Причому дріт може 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
38 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
укладатися на контактну площадку під будь-яким кутом по відношенню до її 
осі [22]. Після суміщення з'єднувальних елементів розщеплений електрод 
опускається на дріт і з заданим зусиллям притискає його до гальванічного 
олов'яно-свинцевого покриттю контактної площадки, а потім на електрод 
подається розігріваючий імпульс струму. Розігрітий до значення температури 
973...1073 К (700...800  С) електрод непрямим шляхом передає тепло з 
з'єднуються з елементам. В результаті ізоляція на дроті оплавляється і таким 
чином забезпечується електричний контакт електроду з житловою дроти. 
Потім на електрод подається другий імпульс струму, який розігріває дріт на 
ділянці обмеженій зазором в розщепленому електроді. При постійно 
призначеному тиску розігрітий електрод і розігріта жила проводу передають 
тепло гальванічному покриттю контактного майданчика [20]. При цьому 
покриття розплавляється, і жила проводу занурюється в розплав. Після 
закінчення дії імпульсу електрод піднімається, а розплавлене покриття, 
охолоджуючись, кристалізується і таким чином відбувається формування 
з'єднання. 
На стабільність процесу, а отже, і на якість з'єднань при цьому 
впливають такі чинники [21]: 
- Ступінь відповідності нанесеного гальванічного покриття евтектичному 
складу сплаву олово-свинець і похибка його товщини по всьому полю 
плати, від яких залежить температура розплаву покриття. 
- Похибка тиску електродів на провід, від якої залежить ступінь деформації 
жили в зоні з'єднання і відповідно механічна міцність з'єднання. 
- Стабільність площі контакту електрода з жилою дроту, яка впливає на 
щільність струму і температуру нагрівання сполуки припою. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
39 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
7.2. Автоматизація виготовлення друкованих плат 
Загальним недоліком обох методів виготовлення друкованих плат є 
необхідність покриття заготовок перед свердлінням для захисту від 
механічних пошкоджень друкованих провідників [21]. Сушка лаку і його 
видалення після свердління й хімічного міднення отворів збільшують 
трудомісткість процесу і тривалість технологічного циклу, порушують його 
безперервність. Тому не можна створити автоматичної потокової лінії 
виробництва друкованих плат [22]. 
При ручному виготовленні зазначений порядок проходження операцій 
повинен зберігатися, тому що шар фоторезиста і освітлений їм рисунок 
друкованих провідників вказують на розташування отворів. Отже, рисунок 
повинен створюватися до свердління. Операція свердління отворів є 
процесом трудомістким, оскільки число отворів, наприклад, на платі 
середнього розміру становить кілька сотень, а на платах з ІМС в корпусах зі 
штирьковими виводами – більше тисячі. Таким чином, виникає проблема 
автоматизації свердління отворів, рішення якої можна досягти 
використанням верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ) [22]. 
Використання ЧПУ для свердління отворів в друкованих платах 
спрощує весь процес, роблячи його більш пристосованим для подальшої 
автоматизації. У цьому випадку отвори свердлять і металізують до покриття 
заготовок шаром фоторезиста і формування малюнка друкованих 
провідників, що виключає такі операції, як покриття плат захисним шаром 
лаку і його видалення після хімічного мідніння. Для отримання рисунку 
схеми просвітлені на платі отвори суміщають з їх зображеннями на 
фотошаблон, тому даний метод отримав назву "метод базового отвори" [22]. 
Подальшу обробку плати виробляють звичайним способом, тобто на 
провідники та контактні площадки гальванічно осаджують мідь і наносять 
захисне покриття, після чого видаляють шар фоторезиста і стравлюють 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
40 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
фольгу. Всі операції можна виконувати безперервно на автоматичній 
потокової лінії. 
В даний час розроблені плівкові фоторезисти, повністю змінили 
технологію нанесення світлочутливого шару на заготівлю друкованої плати 
[21]. Вони складаються з трьох шарів [21]: запобіжної плівки, плівки 
фотополімерного резиста і прозорої поліефірної плівки для 
ультрафіолетового випромінювання. Запобіжну плівку видаляють перед 
нанесенням фоторезисту на заготовку. Коли плівковий фоторезист 
притискають валиком, він приклеюється до поверхні заготовки липким 
шаром. 
Експонування виробляють через захисну поліефірну плівку, на яку 
накладають фотошаблон. Потім захисну плівку видаляють з поверхні 
світлочутливого шару механічним відшаровуванням і виявляють її. 
Використання плівкового фоторезисту знижує трудомісткість операцій 
формування захисного рельєфу і скорочує виробничий цикл виготовлення 
друкованих плат приблизно на 20-30% [22]. Завдяки рівномірній товщині 
шару фоторезиста утворений їм захисний рельєф має рівні й чіткі краю, а 
розміри ліній на заготовці після експонування точно відповідають розмірам 
на фотошаблонів. Для автоматизації хімічних і гальванічних процесів при 
виготовленні друкованих плат застосовують агрегатовані автоматичні лінії з 
ЧПУ. Щоб підвищити універсальність таких ліній, їх будують за модульним 
принципом, який дозволяє складати різні лінії, які відповідають тому чи 
іншому базовому технологічному процесу. Модулі для гальванічних процесів 
мають штанги для підвішування виробів. Завантаження та вивантаження 
модулей, а також передачу заготовок з однієї позиції на іншу здійснює 
автооператор, керований від ЕОМ. Продуктивність подібних ліній становить 
400-500 друкованих плат в зміну [21]. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
41 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
7.3. Технологія монтажу SMD елементів 
Конструктивною ознакою вузла поверхневого монтажу (ПМ) є 
приєднання виводів радіоелементів до контактного майданчика, 
розташованому на поверхні комутаційної плати [21]. Технологія 
поверхневого монтажу (ТПМ) включає технологію виготовлення 
комутаційних плат і радіоелементів для ПМ, технологію виконання ПМ, а 
також обладнання для ПМ, випробування, контроль та ремонт виробів, 
виконаних за даною технологією [22]. 
Проте широке впровадження ТПМ при виготовленні РЕА, у тому числі й 
побутової, стримується в силу певних причин: недостатнього розвитку 
елементної бази ПМ; складнощі з обладнанням; труднощі освоєння нових 
технологічних процесів; дуже високих вимог до точності виконання 
монтажних операцій. Тому для більшості конструкцій електронних виробів 
використовують змішаний монтаж, характерний для переходу від технології 
традиційного монтажу до ТПМ [22]. 
Елементи вузлів поверхневого монтажу. До основних елементів вузлів 
ПМ відносяться друкована плата і радіоелементи. На друкованій платі є 
контактні площадки для монтажу радіоелементів при чистому ПМ або 
контактні площадки і отвори для змішаного монтажу, а також комутаційні 
доріжки. Друковані плати для ПМ зазвичай називають комутаційними 
платами. При їх виготовленні необхідно враховувати наступні фактори [22]: 
розміри плати; ефективне використання площі плати; варіанти ПМ; число 
комутаційних шарів плат; ширину і крок комутаційної доріжки; застосування 
міжшарових переходів; електричні характеристики; відведення теплоти. 
Зі збільшенням розмірів комутаційних плат підвищуються їх 
функціональні можливості (виключаються проміжні сполуки плат), але 
ускладнюється монтаж і збільшується вартість. 
Ефективне використання площі комутаційних плат (щільність монтажу) 
залежить від варіанту ПМ (чистий, змішаний), числа комутаційних шарів 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
42 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
плати (одношарові, багатошарові), ширини і кроку комутаційних доріжок 
[21]. Для ПМ стають звичайними комутаційні доріжки, що мають ширину і 
крок 0,203 мм (0,008 дюйма) і навіть 0,127 мм (0,005 дюйма), що збільшує 
щільність монтажу, але технологія їх отримання дорога. Тому, перевагу 
віддають доріжках шириною 0,254 мм (0,01 дюйма), що дозволяє 
здійснювати і змішаний монтаж [22]. Щільність монтажу також збільшується 
за рахунок застосування двосторонньої монтажу, вертикальної установки 
декількох комутаційних плат на загальну несучу плату, використання 
багатошарових комутаційних плат. Багатошарові плати автоматично 
зменшують труднощі розведення, але при цьому ускладнюється технологія їх 
виготовлення. В якості ізоляційних матеріалів і підстав для комутаційних 
плат використовують пластмаси, керамічні та композиційні матеріали [22]. 
Провідні шини, провідники, контактні площадки виготовляють з мілини або 
інших провідних матеріалів. При цьому в багатошарових платах один шар 
служить сигнальної шиною (розведення комутаційних доріжок по сигналу), 
другий шар – шиною заземлення, третій – шиною живлення [21]. 
Коротка характеристика технологічного процесу ПМ. При 
автоматизованому ПМ на комутаційну плату впливають високі температури 
(особливо при паянні), і тому для збільшення її термостійкості проводяться 
додаткові (підготовчі) операції. До таких операцій належать розплавлення і 
нанесення паяльної маски. Паяльна маска збільшує термостійкість, а 
розплавлення покращує паяльність і продовжує термін друкованої плати. 
Технологічний процес ПМ включає наступні основні операції [22]: 
1. Селективне нанесення припайних паст і клею (наприклад, за допомогою 
трафаретного друку, дозаторів). 
2. Монтаж компонентів. Він є центральною операцією технологічного 
процесу ПМ, і для проведення цієї операції монтажна машина повинна 
відрізнятися високою точністю. При цьому в монтажних машинах 
застосовуються пристрої автоматичного розпізнавання зразків, 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
43 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
юстирування плати, суміщення виводів компонентів з контактними 
майданчиками. 
3. Пайка. У техніці ПМ можуть використовуватися такі автоматизовані 
способи пайки: хвилею припою; інфрачервоним (ІК) випромінюванням; в 
паровій фазі; імпульсна групова; лазерна. 
4. Очищення (відмивання флюсу). 
5. Контрольні операції. При ПМ використання традиційного візуального 
контролю сильно ускладнено через малі розміри компонентів, великої 
насиченості ними. Тому, застосовують методи автоматизованого 
відеоконтролю на базі пристроїв розпізнавання зразків, а також методи 
об'єктивного контролю якості пайки на базі лазерної техніки. 
 
 7.4. Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим 
монтажем 
Як було описано вище, контроль якості ПМ викликає певні труднощі. 
Крім автоматизованого відеоконтролю на базі пристроїв розпізнавання 
зразків і контролю якості пайки лазерної технікою застосовуються 
випробувальні зонди, а також спеціальні схеми самотестування [22]. 
Вбудованої випробувальної схемою, яка працює за відповідною програмою, 
перевіряють функціональні параметри виробу. Основним недоліком такого 
способу випробувань є ускладнення конструкції плати і зниження 
ефективності використання її площі [21]. Зазвичай автоматичний контроль 
реалізується на таких основних етапах технологічного процесу: нанесення 
припойні пасти; позиціонування компонентів перевірки після пайки. При 
ремонті апаратів найчастіше доводиться виконувати операції демонтажу 
дефектного компонента з наступним монтажем. Найпоширеніший інструмент 
- це паяльник (мікропаяльнік), з його допомогою можна проводити демонтаж 
і монтаж при ПМ пасивних компонентів і при застосуванні захоплень 
спеціальної форми - простих активних елементів (корпусу типу SOT). Але 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
44 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
при виконанні роботи необхідно бути дуже уважним, щоб не пошкодити інші 
компоненти, комутаційні доріжки, контактні площадки [20]. 
Демонтаж і монтаж складних компонентів ПМ проводити за допомогою 
паяльника дуже важко, а часто неможливо. У таких випадках може 
застосовуватися пристосування, оснащене нагрівальними капілярами (для 
розігріву місць пайки) зі змінними наконечниками, розрахованими на 
компоненти різних форм і розмірів. Видалення дефектного компонента і 
установка на його місце справного виробляються за допомогою вакуумного 
присоса [22]. Може використовуватися і мікроскоп, який забезпечує 
контроль точності позиціонування встановлюваного компонента. Демонтаж і 
монтаж дефектних компонентів можна проводити за допомогою інших 
методів пайки, що застосовуються в ТПМ. Виправлення дефекту, по суті, 
зводиться до повторного виконання певної частини складально-монтажних 
операцій. У тих випадках, коли вартість мікрозбірок ПМ невелика, простіше і 
дешевше їх замінити. При ремонті виробів з ПМ необхідні ретельний 
контроль і керування процесом усунення шлюбу, щоб виключити можливість 
пошкодження придатного компонента, сусідніх компонентів та інших 
елементів комутаційної плати [22]. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
45 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
8. Економічний розділ 
 
8.1. Організація робіт з розробки моделі системи високоточного 
керування приводом постійного струму 
Перед початком розробки даного стенда в першу чергу організували 
діяльність по виконанню всіх робіт пов'язаних  з розробкою і виготовлення 
системи автоматичного високоточного керування приводом постійного 
струму. 
Матрична система дає можливість гнучко маневрувати людськими 
ресурсами за рахунок перерозподілу їх між проектами, але за умови 
збереження їх адміністративної належності відповідно функціональними, 
відділам. Розробляємо план кваліфікаційної роботи: 
1. Управління КРБ: 
1.1   Створення команди; 
1.2  Інтеграція команди; 
1.3  Планування; 
1.4  Закриття; 
2. Розробка документації КРБ по створенню пристрою: 
2.1 Розробка технічної документації; 
3. Закупівля сировини для виготовлення пристрою; 
4. Виконання реконструкції і монтажу: 
4.1 Виготовлення деталей стенда; 
4.2 Підготовка до монтажу; 
4.3 Монтаж стенда; 
5. Запуск проекту: 
5.1 Отримання допуску; 
5.2 Перевірка роботи стенду; 
5.3 Проведення регульованих робіт; 
6. Контроль за виконанням. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
46 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Переходимо до планування робіт у часі. Насамперед побудуємо сіткову 
модель процесів реалізації проекту по створенню системи контролю [23]. 
Сіткова модель процесів реалізації проекту зображена на рисунок 8.1. 
 
Рисунок 8.1 - Сіткова модель процесів реалізації проекту 
 
Розрахунок трудомісткості робіт по монтажу стенда 
 
Таблиця 8.1 – Опис робіт та вимог до ресурсів  
Код Довготривалість 
Робота (процес) Ресурси 
процесу процесу, днів 
1. Створення команди проекту 1-2 1 К 
2. Інтеграція команди проект 2-3 1 К 
3. Розробка технічної документації 3-4 2,3 ЗО 
4. Закупівля сировини 4-5 0,3 ЗО 
5. Підготовка до монтажу 5-6 0,5 ЗО 
6. Монтаж стенда 6-7 2,7 ЗО 
7. Отримання допуску 7-8 2 ЗО 
8. Перевірка роботи стенду 8-9 0,8 ЗО 
9. Завершення проекту 9-10 1 ЗО 
Протягом всіх 
10. Контроль виконання робіт 1-10 КН 
робіт 
К – керівник проекту ; КН – консультанти з розділів ; ЗО – здобувач. 
 
Отже збудувавши сітковий графік бачимо, що для виконання кваліфі-
каційної роботи по створенню насосної станції ми затрачаємо 11,6 днів. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
47 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
8.2. Визначення вартості системи високоточного керування 
Метою даного розділу є обґрунтування економічної доцільності і 
ефективності системи відслідковування положення. При цьому, за рахунок 
використання сучасного мережевого обладнання і нових технічних рішень, 
збільшується продуктивність, пропускна спроможність і надійність 
сортувального обладнання, зменшуються: витрати часу і засобів на 
обслуговування [23].  
Далі будуть приведені розрахунки, що дозволяють кількісно визначити 
економічні показники проектування та виготовлення системи 
відслідковування положення. 
Розрахунок прямих витрат на розробку та виготовлення системи 
контролю [23]. 
 
Таблиця 8.2- Розрахунок вартості основних матеріалів 
Одиниця Кіль- Сума витрат 
№ п/п Назва обладнання, матеріалів 
виміру кість грн. 
1 2 3 4 5 
1. Перелік матеріалів: 
1.1 К1533ЛН1 шт 1 3,5 
1.2 К1533ЛА3 шт 1 3,5 
1.3 Операційний підсилювач  К140УД7 шт 1 7,5 
1.4 Транзистор силовий шт 9 135 
1.5 Діод силовий шт 21 10,5 
1.6 Стабілітрон  КС147А шт 2 3 
1.7 Тирістор   Т122-25-12 шт 1 15 
1.8 Резистор ОМЛТ-0,5 шт 35 17,5 
1.9 Резистор С5-35В-2,8 шт 1 5,0 
1.10 Резистор СП2-2-0,5 шт 3 7,5 
1.11 Резистор С5-16МВ шт 2 5 
1.12 Резистор 75ШСЗМ-50 шт 1 7,5 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
48 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1 2 3 4 5 
1.13 Конденсатор КМ-4б шт 14 21 
1.14 Конденсатор К50 шт 12 30 
1.15 Трансформатор ТС-220-300 шт 1 80 
1.16 Трансформатор ТС-5-12 шт 1 35 
1.17 Трансформатор EF32/16/9 (Philips) шт 1 130 
1.18 Трансформатор RM4/i (Philips) шт 1 180 
1.19 Трансформатор ТC-24-40 шт 1 40 
1.20 Запобіжник ПП-2,5А шт 1 1,5 
1.21 Соленоїд Д13.АГО.475.007ТУ шт 1 10 
1.22 Соленоїд Д69-0100.475.000ТУ шт 1 12 
1.23 Соленоїд  DM-3-3 шт 1 11 
1.24 Кнопка ВДМ1А шт 1 3,5 
1.25 Лазерний діод ТС23-19-235 (KingBright) шт 1 55 
1.26 Двигун WD615 шт 1 160 
2. Перелік програм: 
2.1 Програма «P-CAD» шт 1 800 
2.2 Програма «A-CAD » шт 1 9500 
Всього: 10300 
Загальна вартість матеріалів 11289,5 грн. 
Виготовлення передбачає види робіт, які вказані в таблиці 8.3. 
 
Таблиця 8.3 - Витрати часу 
№ Кількість, Норма часу на одини- Загальні вит-
Назва матеріалів 
з/п шт. цю роботи люд./год. рати часу, год 
1 2 3 4 5 
1 Розробка пристрою 1 40 40 
2 Розробка плати 1 16 16 
Нанесення зображення на 
3 1 2 2 
плату 
4 Травка плати, промивка 1 2,32 2,32 
5 Підготовка ніжок елем. 534 0,01 5,34 
6 Лудіння плати 1 2 2 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
49 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1 2 3 4 5 
7 Лудіння ніжок елем. 534 0,01 5,34 
8 Монтаж елементів 118 0,004 0,47 
9 Пайка плати 534 0,02 10,68 
10 Перевірка плати 1 15,33 15,33 
Всього: 99,48 
 
На виготовлення друкованої плати затрачуємо 99,48 годин. 
 
8.3. Нормування праці 
Нормування праці - це один з основних напрямів наукової організації 
праці. Воно передбачає впровадження міжгалузевих і галузевих норм і 
нормативів, для нормування праці робочих, інженерно-технічних працівників 
і службовців. Нормування праці є однією із складових частин наукової 
організації праці і має своїй на меті встановлення міри витрат у вигляді 
технічно обґрунтованих норм часу і норм вироблення [23]. 
 
Таблиця 8.4 – Баланс робочого часу 
Показники Одиниці виміру Тривалість 
1 2 3 
Кількість днів у році дні 365 
Кількість неробочих днів, у тому числі: дні 114 
святкових дні 10 
вихідних дні 104 
Номінальний фонд робочого часу дні 251 
Невиходи на роботу у тому числі: дні 40,36 
чергових і додаткових відпусток дні 28,07 
лікарняних дні 10,03 
навчальних відпусток дні 0,93 
інші невиходи дозволені законодавством дні 0,43 
невиходи з дозволу адміністрації дні 0,5 
прогули  дні 0,3 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
50 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1 2 3 
цілоденні простої дні 0,1 
Кількість робочих днів у році дні 210,64 
Середня тривалість робочого дня години 7,81 
Корисний фонд робочого часу одного робітника 
години 8269,73 
(ЕРФр) 
  
При виготовленні пристрою використовується робітник другого 
розряду.  
Для визначення годинну тарифну ставку робітника другого розряду 
використовуємо формулу [24]: 
         СII  СІ К II , (грн.год)                                      (8.1) 
де KІІ – перевідний коефіцієнт робітника 2-го розряду, який становить 1.11. 
ЗП
       C  мін
I , (грн.год)                                     (8.2) 
ЕРФ
см
де ЗПмін – мінімальна заробітна плата яка становить 6500 грн. 
ЕРФсм – ефективний робочий фонд середньомісячний розраховується з 
таблиці 8.3 по формулі [24]:           
ЕРФ
  р
ЕРФсм    (год)                                          (8.3) 
11
8269,73
ЕРФсм   751,79 (год) 
11
Знаходиться годинна тарифна ставка робітника першого розряду [24]: 
6500
CI   8,65 . (грн.год) 
751,79
Знаючи годинну тарифну ставку робітника першого розряду 
знаходиться годинну тарифну ставку робітника другого розряду [24]: 
СІІ = 8,65 × 1,11 = 9,60. (грн.год) 
Визначається заробітна плата робітника другого розряду по формулі 
[24]: 
 ЗПтар. = Ст2 × Т = 9,6 × 90,71 = 870,95 (грн)                       (8.4) 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
51 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Визначається не прямі витрати по формулі [24]: 
        П = ЗП × %П = 870,95 × 0,2 = 174,19 (грн).                           (8.5) 
де %П – візьмемо 20 % (прямої) 
Визначається заробітна плата загальна по формулі  [24]: 
ЗПзаг. = ЗПтар + П = 870,95 + 174,19 = 1045,14 (грн).                 (8.6) 
Знаходиться відрахування до фондів по формулі [24]: 
       В = 0,363 × ЗПзаг. = 0,363 × 1045,14 = 379,39 (грн).                 (8.7) 
 
8.4. Розрахунок допоміжних витрат 
Для розрахунку допоміжних витрат використовуються дані таблиці 8.4. 
 
Таблиця 8.4 - Нормування допоміжних витрат  
№ Одиниця Сума витрат, грн. 
Назва матеріалів Кількість 
з/п виміру За одиницю Загальна 
1 Припій кг 0,07 500 35 
2 Флюс , Ф3 л 0,192 800 156,8 
3 Спирт л 0,05 100 5 
4 Хлорне залізо Упаковка 1 540 540 
5 Лак л 0,05 1000 5 
    Всього : 741,8 
 
Розраховується вартість електроенергії що споживається в процесі 
обробки плати. 
Визначаються витрати електричної енергії на освітлення по формулі 
[24]: 
Wм.осв. = Росв × Твитр.      (8.8) 
Wм.осв. = 0,24 × 13,17 = 3,16, (кВт.год) 
де Росв = 0,24 кВт; Твитр. – час витрачений з приладом. 
Визначаються витрати електричної енергії на електричний дриль по 
формулі [24]: 
Wел.др = Рел.др × Твитр.     (8.9) 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
52 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Wел.др = 0,9 × 1,239 = 1,1151, (кВт.год) 
де Рел.др = 0,9 кВт, Твитр. – час витрачений з приладом. 
Визначаються витрати  електричної енергії на паяльник по формулі 
[24]: 
Wел.паял. = Рпаял × Твитр.        (8.10) 
 Wел.паял. = 0,04 × 3,008 = 0,12, (кВт.год)  
де Рпаял  = 0,04 кВт; Твитр. – час витрачений з приладом. 
Загальні витрати електричної енергії визначаються по формулі [24]:  
 Wзаг.= Wміс.осв.+Wел.др.+Wел.паял.                    (8.11) 
Wзаг.= 3,16 + 1,1151 + 0,12 = 4,431 (кВт) 
Визначається вартість використаної електричної енергії по формулі 
[24]: 
Вел.ен = Wзаг × Тел.ен                               (8.12) 
де Тел.ен - тариф за ел. енергію 1,68 грн./кВт × год. 
Вел.ен = 4,431 × 1,68 = 7,44 (грн). 
 
Визначається відшкодування зносу інструментів в таблиці 8.5. 
 
Таблиця 8.5 - Відшкодування зносу інструментів 
№ п/п Назва пристрою Вартість пристрою, грн. Примітка 
1. Електродриль 973  
2. Тестер 240  
3. Паяльник 165  
всього 1378  
 
 Відшкодування зносу інструментів приймаємо рівним 0,5% на рік. По 
формулі [24] розраховуємо суму відшкодування зносу інструментів. 
 
 Ввідш. = 0,005×Вінст. = 0,005×1378 = 6,89 (грн).                  (8.13) 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
53 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
8.5 Розрахунок собівартості виготовлення системи високоточного 
регулювання 
Для визначення собівартості виготовлення системи контролю 
змішування рідин необхідно виконати розрахунок прямих та інших витрат, 
пов’язаних з виробництвом [25]. 
Розрахунок прямих витрат виконуватимемо за даними таблиці 8.6.  
А розрахунок загальновиробничих та адміністративних витрат 
здійснюватимемо за формулами 8.14 та 8.15. 
 
Таблиця 8.6 - Розрахунок прямих витрат 
№ п/п Назва статей витрат Сума витрат, грн. Примітка 
1 Прямі матеріальні витрати   
1.1 Сировина, матеріали 11289,5 Таблиця 8.2 
1.2 Допоміжні матеріали 741,8 Таблиця 8.4 
1.3 Електроенергія 7,44 Вел.ен. 
2 Прямі витрати на оплату праці   
2.1 Заробітна плата 1045,14 ЗПзаг. 
3. Інші прямі витрати   
3.1 Відрахування у фонд 379,39 В 
3.2 Відшкодування зносу інструментів 6,89 ВВідш 
                                   Всього:           13470,16 
 
Отже, прямі витрати на розробку та виготовлення системи 
високоточного регулювання складають 13470,16 грн. 
Розраховуємо загально виробничі витрати по формулі [25]: 
 ЗВВ = ЗПзаг × 100% = 1045,14 грн.                             (8.14) 
 Розраховуємо адміністративні витрати по формулі [25]: 
 ЗПупр. = (ЗПзаг + В) × 100% = 1424,53 грн.                    (8.15) 
Складається калькуляція в таблиці 8.7. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
54 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Калькуляція – це фінансовий документ який розраховує витрати на 
виготовлення одиниці продукції. 
 
Таблиця 8.7 – Калькуляція 
Шифр 
Найменування статті продукції Методика розрахунку Сума витрат 
рядка 
1. Сировина і матеріали Таблиця 8.2 11289,5 
Купівельні напівфабрикати та 
2. комплектуючі вироби. Роботи і Таблиця 8.4 741,8 
послуги виробничого характеру 
3. Енергія Вел.ен 7,44 
4. Зворотні відходи Немає  
Основна заробітна плата 
5. ЗПтар. 870,95 
робітника 
6. Додаткова ЗП П 174,19 
7. Відрахування у фонд В 379,39 
Витрати на утримання та 
8. Ввідш. 6,89 
експлуатацію устаткування 
9. Загальні витрати ЗВВ 1045,14 
10. Витрати від браку Немає  
11. Інші виробничі витрати Немає  
12. Попутна продукція Немає  
Сума рядків  
13. Виробнича собівартість [((1+2+3)-4)+ 14515,3 
+(5+6+7+8+9+10+11)]  
 14. Адміністративні витрати ЗПупр.р.1 1424,53 
15. Витрати на збут Немає  
16. Прибуток Немає  
17. ПДВ Немає  
Сума рядків 
18. Відпускна ціна 15939,83 
(13+14+15+16+17) 
 
Отже, собівартість виготовлення системи автоматичного 
високоточного керування буде становити 15939,83 грн. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
55 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
9. Охорона праці 
 
9.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в процесі         
виконання робіт в приміщенні інженерно-технічного відділу 
Дана робота полягає в розробці проекту системи автоматичного 
високоточного керування кутовими швидкостями приводу постійного 
струму. Для проведення комплексу робіт з розробки системи необхідно 
використання сучасного комп’ютерного програмного забезпечення. Отже, 
необхідно розглянути умови праці робітників інженерно-технічного відділу, 
що займаються вищевказаними дослідженнями та організувати робочі місця 
співробітників, які забезпечені комп’ютерним обладнанням. 
Ці роботи проводяться в приміщенні відділу, що має розміри 8*5*3 м. 
Відповідно, площа приміщення становить 40 м2, а об’єм приміщення – 120 
м3. В даній кімнаті організовано для роботи 5 робочих комп’ютерних місць, 
тобто робоча площа на 1 особу складає 8 м2, а робочий об’єм - 24  м3. 
Оскільки нормативне значення робочої площі, згідно з ДСанПіН 3.3.2.007-98 
складає 6 м2, а об’єму – 20 м3, то можна зробити висновок, що значення 
об’єму та площі на одного працівника відповідають нормам. 
Оскільки робота за комп’ютером виконується сидячи та не потребує 
фізичного напруження, то така робота належить до категорії легких фізичних 
робіт – Iа. Витрати енергії при роботі з ПК складають 110 ккал/год. 
Мікроклімат робочого середовища впливає на процес теплообміну і 
характер роботи. Мікроклімат характеризується температурою повітря, його 
вологістю і швидкістю руху. Тривалий вплив на людину несприятливих 
метеорологічних умов різко погіршує її самопочуття, знижує продуктивність 
праці і призводить до захворювань.  
 Висока температура повітря сприяє швидкій стомлюваності 
працюючого, може призвести до перегрівання організму, теплового удару. 
Низька температура повітря може викликати місцеве або загальне 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
56 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
охолодження організму, може стати причиною простудного захворювання 
або обмороження.  
 Вологість повітря значно впливає на терморегуляцію організму 
людини. Висока відносна вологість при високій температурі повітря сприяє 
перегріванню організму, а при низькій температурі вона підсилює 
тепловіддачу з поверхні шкіри, що веде до переохолодження організму. 
Низька вологість викликає пересихання слизових оболонок шляхів 
працюючого.  
Швидкість руху повітря визначає рівень тепловіддачі з поверхні шкіри 
конвекцією і випаровуванням. У жарких виробничих приміщеннях при 
температурі рухомого повітря до 35 °С рух повітря сприяє збільшенню 
віддачі тепла організмом. Рухоме повітря при низькій температурі викликає 
переохолодження організму.  
Різкі коливання температури в приміщенні, яке продувається холодним 
повітрям (протяг), значно порушують терморегуляцію організму і можуть 
викликати простудні захворювання. 
Згідно з ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення температур для 
категорії робіт Iа складають 22-24 оС в холодний період та 23-25 оС в теплий 
період року. Вологість повітря має складати 40-60 %, а швидкість руху 
повітря – 0,1 м/с.  
Фактичні значення температури повітря в аудиторії становлять 22-23 
оС в холодний період та 24-25 оС в теплий період року, вологість повітря в 
аудиторії становить 45 %, а швидкість руху повітря 0,1 м/с, тобто всі 
параметри мікроклімату цілком відповідають нормам.  Для підтримки 
належної температури в холодний період року в приміщенні встановлені 3 
сталеві радіатори центрального опалення Tiberis Classik ТИП 22 H=500 
L=1000. Для охолодження повітря в теплий період року та для очищення 
повітря від пилу у відділу встановлений кондиціонер Samsung 3,5 кВт 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
57 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
AQ12TFBN, що має розміри внутрішнього блоку 820*285*210мм та 
зовнішнього блоку 660*470*240мм. 
Приміщення для роботи з ПК повинне має природне та штучне 
освітлення. Освітлення не тільки необхідне для виконання виробничих 
завдань, воно ще і впливає на психічний та фізичний стан працюючого.  
Раціонально виконане освітлення сприяє підвищенню якості продукції 
та продуктивності праці, забезпеченню її безпеки, знижує втому і травматизм 
на виробництві, зберігає високу працездатність в процесі праці. 
Робота з ПК та документацією належить до II розряду зорової роботи, 
найменший розмір об’єкта розрізнення якого складає 0,24 – 0,26 мм.  
В кімнаті відділу природне освітлення є боковим. Фактичний 
коефіцієнт природного освітлення (КПО) становить 32–35 %, що перевищує 
мінімально допустиме значення КПО, яке складає 1,2%, згідно з ДБН В.2.5-
28-2018. Тобто рівень природного освітлення є цілком задовільним. Для 
зменшення яскравості природного освітлення, на вікнах аудиторії 
встановлено жалюзі. 
Штучне освітлення в приміщенні здійснюється системою загального 
освітлення. Як джерела світла при штучному освітленні в приміщенні відділу 
використовується 6 світильників типу 236 ARS/S, кожен з яких містить по 2 
люмінесцентні лампи потужністю 36 Вт. Світильники мають розміри 
1228*260*80 мм. Фактичне значення освітлення в кімнаті становить 300 лк. 
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018, освітлення при роботі з дисплеєм повинне бути 
200 лк, а в сполученні з роботою з документами – 400 лк. А, оскільки робота 
відбувається не лише за комп’ютером, а й з різноманітною документацією, то 
значення штучного освітлення робочих місць працівників відділу не 
задовольняє нормативним вимогам. Отже, необхідно провести модернізацію 
системи штучного освітлення, щоб забезпечити належний рівень освітлення.  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
58 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Також в приміщенні відділу проводиться чищення скла вікон та 
світильників два рази на рік, а також заміна перегорілих ламп по мірі їх 
виходу з ладу, відповідно до вимог ДСанПіН 3.3.2.007-98. 
В приміщенні відділу основний шум виникає у результаті роботи 
вентиляторів системного блоку ПК. Оскільки шум від ПК в кабінеті є 
постійним, а надлишковий шум погіршує самопочуття людини, знижує 
продуктивність праці до 15%, а також нерідко призводить до професійних 
захворювань (нейросенсорної приглухуватості), то дуже важливо, щоб рівень 
шуму відповідав допустимим нормам. Фактичне значення рівня шуму в 
даному приміщенні не перевищує 45–48 дБ. Згідно з ДСН 3.3.6.037-99, 
допустима норма шуму – 50 дБ. Отже, рівень шуму є цілком задовільним. 
Вібрація здійснює несприятливий вплив на організм людини, 
викликаючи деформацію органів і тканин тіла. Це супроводжується 
подразненням численних рецепторних зон і зміною функціонального стану 
організму. Оскільки в кімнаті та суміжних приміщеннях немає обладнання, 
яке створювало б додаткову підвищену вібрацію, то, згідно з ДСН 3.3.6.039-
99, значення вібрацій відповідають нормам. 
Оскільки в приміщенні відділу встановлене комп’ютерне обладнання, 
то працівники весь робочий час знаходяться під впливом електромагнітного 
випромінювання, що негативно впливає на нервову систему, а також на 
структуру кори головного та спинного мозку, серцево-судинної системи. 
Під час роботи у відділу значення напруженості електромагнітного 
поля на робочому місці становить 1,1 В/м, що відповідає нормі, згідно з ДСН 
3.3.6.096-2002.  
Напруженість електростатичного поля, що діє на робітника при роботі 
з ПК в приміщенні становить 0,7 кВ/м. Гранично допустима напруженість 
електростатичного поля на робочому місці не повинна перевищувати 22 кВ/м 
при 8-годинному робочому дні, згідно з НАОП 0.03-3.05-77. Тобто значення 
напруженості електростатичного поля відповідають нормам. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
59 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Оскільки у відділу встановлене електричне обладнання (персональні 
комп’ютери), то для працюючих виникає потенційна небезпека ураження 
електричним струмом. 
Забезпечення електробезпеки, згідно з ДСТУ Б В.2.5-82:2016, 
припускає застосування окремо або в сполученні один з одним наступних 
технічних засобів: захисне заземлення; огороджувальні пристрої (бар’єри); 
попереджувальна сигналізація.  
Оскільки робоче приміщення є сухим, без струмопровідного пилу, із 
нормальними параметрами мікроклімату та з ізолюючою підлогою 
(лінолеум), то дане приміщення відноситься до приміщень без підвищеної 
небезпеки ураження електричним струмом. 
Комп’ютер, на якому буде проводитись розробка проекту, живиться від 
мережі змінного струму з напругою 220 В, частотою 50 Гц. Споживана 
потужність складає приблизно 0,8 – 1 кВт.  
Відповідно до ПУЕ-17 ПК відносять до І класу електротехнічних 
виробів за способом захисту від ураження електричним струмом, оскільки 
ПК має робочу ізоляцію, а провід для приєднання до джерела живлення має 
заземлюючу жилу та вилку з контактом, який заземлюється. Важливим 
засобом забезпечення електробезпеки служить надійна ізоляція 
струмонесучих частин, кабелів, а також заземлення корпусів всіх 
електроприладів та металевих частин устаткування. 
Для правильного планування та успішного проведення заходів 
пожежної профілактики вагоме значення має оцінка об'єкту щодо його 
вибухопожежонебезпеки.  
В приміщенні відділу, що розглядається можуть виникнути пожежі 
класу А, а саме: горіння дерев’яних меблів, паперів, пластикових корпусів 
ПК; та пожежі класу Е – горіння електрообладнання. За відсутності рідких 
речовин, газів та високих температур, що могли б призвести до горіння 
металів, виникнення пожеж класів В,С та D виключається. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
60 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
За вибухопожежонебезпечністю описане приміщення відділу належить, 
згідно з ДСТУ Б В.1.1-38:2016, до категорії В, оскільки до цієї категорії 
належать приміщення, які містять тверді горючі та важкогорючі речовини і 
матеріали. За ступенем вогнестійкості конструкції будівлі, згідно з ДБН 
В.1.1-7:2016, відносяться до II ступеню вогнестійкості.  
Для забезпечення пожежної безпеки в кабінеті, відповідно до «правил 
експлуатації вогнегасників», на вертикальній конструкції, на висоті 1,2 м від 
рівня підлоги розміщено 2 вуглекислотних вогнегасники ВВК-3,5.  
Також приміщення відділу, згідно з ДБН В.2.5.56-2014, оснащене 
автоматичною системою пожежної сигналізації для виявлення осередку 
пожежі на початковій стадії її виникнення. Сигналізація складається з 
димового сповіщувача Jablotron JA-80S та приймально-контрольного 
приладу Jablotron JA-63K PROFI. 
Оскільки робота у відділу проходить з використанням ПК, то 
невід’ємним аспектом забезпечення безпечної експлуатації ПК є організація 
навчання працюючих безпеці праці. З цією метою необхідно проведення 
інструктажу з техніки безпеки. Для працюючих з ПК у відділу виконується 
проведення повторного інструктажу кожні півроку, згідно з ДНАОП 0.00-4-
12-05. 
Отже, в результаті проведеного аналізу умов праці робітників 
інженерно-технічного відділу, можна зробити висновок, що дане приміщення 
загалом є задовільним для роботи, адже відповідає нормативним вимогам 
щодо розмірів приміщення, мікроклімату, шумів та вібрацій, стан 
електробезпеки є задовільним, пожежна безпека забезпечена повною мірою – 
є пожежна сигналізація та вогнегасники. Незадовільним є лише значення 
штучного освітлення, що потребує проведення розрахунків з метою 
модернізації штучного освітлення. 
 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
61 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
9.2. Модернізація системи комбінованого освітлення у відділу 
Під час аналізу небезпек та шкідливостей, що виникають при роботі в 
приміщенні відділу було з’ясовано, що фактичний рівень штучного 
освітлення не відповідає нормативним значенням. Отже, необхідно провести 
модернізацію системи штучного освітлення. 
При виконанні робіт ІІ зорового розряду рекомендується 
використовувати комбіновану систему освітлення, оскільки досягнення 
необхідної освітленості при загальній системі освітлення вимагає великих 
витрат електричної енергії і є недоцільним. 
Розрахунок штучного освітлення виконується за методом коефіцієнту 
використання світлового потоку.  
Основною задачею розрахунку штучного освітлення є визначення 
необхідної кількості світильників N для забезпечення нормативного рівня 
штучного освітлення за формулою: 
E  S  z K
N  Н З
                                    n  F 
Л                                                  (9.1) 
де Ен - нормоване загальне штучне освітлення, Кз - коефіцієнт запасу, який 
враховує зниження освітлення в процесі експлуатації (Для заданого 
приміщення аудиторії Кз = 1,4), S =А·В - площа приміщення, м2 (А–довжина 
приміщення, В – ширина приміщення); z - коефіцієнт мінімального 
освітлення; n - кількість ламп у світильнику; Fл - світловий потік лампи;   - 
коефіцієнт використання світлового потоку, відн. од.  
Для системи загального освітлення, згідно з ДБН В.2.5-28-2018 
нормоване загальне штучне освітлення становить Ен=400 лк. Площа 
приміщення S=А*В=8*5=40 м2. Для загального освітлення рекомендовано 
використання люмінесцентних ламп, коефіцієнт мінімального освітлення 
яких складає z = 1,1. 
Оскільки в приміщенні відділу вже встановлені світильники типу 236 
ARS/S і вони є задовільними для використання в цьому кабінеті, то 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
62 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
доцільним є встановлення додаткових світильників такого ж типу, щоб 
забезпечити необхідний рівень штучного загального освітлення.  
 
Рисунок 9.1 – Світильник загального освітлення типу 236 ARS/S 
 
Характеристики світильника 236 ARS/S: 
- Джерело світла - лампа Т8 ø26 мм; 
- Тип цоколю - G13; 
- Потужність лампи - 36 Вт; 
- Номінальна напруга - 220 В; 
- Матеріал корпусу - сталь 
- Виконання решітки - матова; 
- Світлорозподілення - симетричне; 
- Габаритні розміри - 1225х310х80; 
- Ступінь захисту - IP20; 
- Клас захисту - 1 
 
Рисунок 9.2 – Крива сили світла світильника 236 ARS/S 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
63 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Отже, кількість ламп у світильнику n = 2. Світловий потік лампи 
залежить від потужності та становить для 36 Вт – 2975 лм. 
Індекс приміщення: 
A B 8 5
i   1,4  
                          (H  0,8)  (A B) (3 0,8)  (8 5)                 (9.2)
Коефіцієнт використання світлового потоку залежить від групи 
світильника та індексу приміщення та становить   = 57 %. 
За визначеними параметрами знаходимо кількість світильників 
загального освітлення: 
EН  S  z K З 400  40 1,11,4
N    7,2  8  
n  FЛ  2  2975 0,57
Отже, для забезпечення належного рівня загального штучного 
освітлення необхідно 8 світильників. Оскільки 6 світильників вже 
встановлено в кабінеті, необхідно встановити додатково ще 2 світильники 
заданого типу. 
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 норма комбінованого штучного освітлення 
становить 750 лк. Отже, нормоване місцеве штучне освітлення: 
Ен = 750 – 400 = 350 лк. 
В приміщенні відділу встановлені комп’ютерні столи 1100*600*750мм, 
отже площа місцевого освітлення становить: 
S =А*В = 1,1*0,6 = 0,66 м2. 
Для місцевого освітлення рекомендовано використання ламп 
розжарювання, коефіцієнт мінімального освітлення яких складає z = 1,2. 
Для місцевого освітлення використаємо настільні світильники 
MASSIVE MICK 67203.  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
64 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 9.3 – Світильник місцевого освітлення MASSIVE MICK 67203 
 
Характеристики світильника MASSIVE MICK 67203: 
- тип лампи: накалювання; 
- потужність лампи: 60 Вт; 
- тип цоколя: стандартний (Е27); 
- габарити: 130*130*395 мм  
- матеріали: метал / полімер. 
Світловий потік лампи залежить від потужності та для 60 Вт становить 
720 лм. 
Коефіцієнт використання світлового потоку   = 54 % 
За визначеними параметрами знаходимо кількість світильників 
місцевого освітлення: 
EН  S  z  K З 350  0,66 1,2 1,4
N    0,99  1 
n  FЛ  1  720  0,54
Отже, для забезпечення належного рівня місцевого штучного 
освітлення на робочому столі необхідно встановити світильник з лампою 
розжарювання 60 Вт.  
Накреслимо план приміщення відділу та покажемо розміщення 
світильників системи загального штучного освітлення на стелі приміщення. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
65 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 9.4 – План приміщення інженерно-технічного відділу: 1 - робоче 
місце, 2 - шафа, 3 - шафа для одягу, 4 - шафа для документів, 5 - зовнішній 
блок кондиціонера, 6 - кімнатний блок кондиціонера, 7 - лазерний принтер,  
8 - ксерокс, 9 - світильники. 
 
 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
66 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Висновок 
 
В кваліфікаційній роботі бакалавра було розроблено систему 
високоточного керування швидкостями приводу постійного струму в 
автоматичному режимі, що дозволяє високоточно, швидко і з мінімальними 
енергетичними витратами керувати кутовою швидкістю приводів сучасного 
силового приладобудування.  
Був проведений аналіз існуючих аналогів, який дав змогу знайти 
слабкі сторони існуючих електроприводів постійного струму. На основі 
цього аналізу було прийнято рішення побудови системи автоматичного 
високоточного керування кутовими швидкостями приводу постійного струму 
дозволяє інтенсифікувати керування електроприводом, підняти ефективність 
його експлуатації, створити умови надійної, безаварійної роботи, полегшити 
працю оператора, звільнити електромережу від пере- та недовантаження, чим 
підняти її енергозаощадність та економічну ефективність. 
В кваліфікаційній роботі бакалавра була розроблена структурна 
схема, яка включає в себе всі необхідні блоки для нормальної та стабільної 
роботи автоматичної системи керування кутовою швидкістю приводу 
постійного струму. 
Проведений вибір та розрахунок елементної бази системи. Розроблена 
та побудована принципова схема на цих елементах. Проведено розрахунок 
основних елементів розробленої схеми, а саме: вибір тиристорів управління 
напругою на якорі двигуна постійного струму, розрахунок максимальних 
витрат потужності на силових транзисторах та розрахунок 
струмообмежуючих резисторів. Спроектована друкована плата, на якій були 
розташовані елементи системи керування. Проведений розрахунок точності 
та надійності та розрахунок споживання енергії. 
Визначено вартість розробленої системи автоматичного 
високоточного керування кутовими швидкостями приводу постійного 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
67 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
струму. Проналізовано небезпеки та шкідливі фактори, які виникають в 
приміщенні інженерно-технічного відділу та розглянутий комплекс дій у 
надзвичайних ситуаціях.  
Розроблена в кваліфікаційній роботі бакалавра система автоматичного 
високоточного керування кутовими швидкостями приводу постійного струму 
повністю відповідає усім умовам технічного завдання.  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
68 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата