Дипломная работа: Усилитель мощности миллиметрового диапазона длин волн

6.3. Для третьей обмотки принимаем  = 2,55 А/мм. Тогда сечение провода третьей обмотки

q3 = 0,5 / 2,55 = 0,196 мм2. (8)

Этому сечению соответствует провод с диаметром по меди dм3 = 0,5 мм и диаметром по изоляции dиз3 = 0,56 мм.

7. Число витков первой полуобмотки

n1 = U1 * 10/ 4 * Kф * f *B * Q (9)

где Kф — коэффициент формы трансформируемого напряжения (для синусоиды Kф = 1,11, для меандра Kф — 1).

Согласно табл. 4.2 индукция в выбранном магнитопроводе при частоте 50000 Гц не должна превышать 0,16 Тл. Принимаем значение индукции меньше допустимого приблизительно на 30 %: В — 0,115 Тл.

Тогда число витков

n1 = 132 * 100000 / 4 * 1 * 50000 * 0,115 * 1,8 = 31.99

Для удобства расположения выводов первичной полуобмотки принимаем

n1 = 32,5 витка.

8. Значение напряжения, приходящегося на один виток первичной полуобмотки,

e1 = U1 / n1 = 132 / 32.5 = 4.06 B/виток (10)

9.  Число витков второй обмотки

n2 = U2 * м2 / e1 (11)

где м2 — коэффициент, учитывающий падение напряжения на второй обмотке.

Согласно табл. 4.2 для выбранного магнитопровода падение напряжения

U < 3 %. Принимаем U2 = 0,5 %. Для этого значения коэффициент м2 = 1,005. Тогда число витков

n2 = 4 * 1.005 / 4.06 = 0,98 витка.

Округляем полученное значение: n2 = 1 виток.

10. Число витков третьей обмотки

n3 = U3 * m3 / e1 (12)

Для третьей обмотки принимаем U3 = 0,4 % и m3 = 1,004. Тогда число витков

n3 = 100 / 1.004 = 24.7 витка.

Округляем число витков: n3 = 25 витка.

11. Число витков, размещаемых в одном ряду. Обмотки размещаются на изолирующем каркасе.

11.1. В первичной полуобмотке

b1 = Lн * Ку1 / d из1 (13)

где Lн — размер из рис. 3.22;

Ку1 — коэффициент укладки провода первой обмотки.

Принимаем Kу1 = 0.95

Для выбранного магнитопровода Lн = 27 мм. Тогда

b1 = 27 * 0.95 / 0.88 = 29,148 витка.

Число витков округляем в меньшую сторону: b1 = 29 витков.

11.2. Во второй обмотке согласно п. 9 имеем

b2 — 1 виток. (14)

11.3. В третьей обмотке

b3 = Lн * Ку3 / d из3 (15)

где Ку3 — коэффициент укладки провода третьей обмотки.

Принимаем Ку3 = 0,93. Тогда число витков в одном ряду третьей обмотки

b3 = 27 * 0.93 / 0.56 = 44.84

Принимаем b3 = 44 (округляем в сторону меньших значений).

12.Число слоев в обмотках

12.1. В первой обмотке число слоев

N1 = (n1 * Кпр / b1) * v , (16)

где v = 2 — число полуобмоток.

Коэффициент Kпр учитывает количество параллельных проводов, используемых при изготовлении обмотки.

Согласно п. 6.1 имеем Кпр = 2. Тогда

N1 = (32.5 * 4 / 29) * 2 = 4.48

Число слоев округляем в сторону больших значений: N1= 5.

12.2. Во второй обмотке согласно п. 9 число слоев N2 = 1.

12.3. В третьей обмотке число слоев

N3 = n3 / b3 = 25 / 44 = 0.57 (17)

Третью обмотку размещаем в незаполненном слое первой обмотки с промежутком 5 мм от крайнего витка первой обмотки.

Размеры обмоток по высоте намотки

Высота i- и обмотки ; i = 1; 2; 3.

h i = [N i * d из + (Ni- 1) *  i ] * Крi, (18)

где Кр — коэффициент разбухания обмотки;

— толщина межслоевой изоляции (табл. 3.7); г = 1; 2; 3.

13. 1. У первой обмотки

h 1 = [N 1 * d из1 + (N1- 1) *  1 ] * Кр1 , (19)

= 0,12 мм — толщина слоя изолирующей бумаги марки К-120. Принимаем коэффициент разбухания Кр1 = 1,15. Таким образом,

h1= [5 • 0,88 + (5 - 1) • 0,12] • 1,15 = 5,612 мм.

У второй обмотки

h2 = [N 2 * d из2 + (N2- 1) *  2 ] * Кр2 , (20)

Принимаем коэффициент разбухания Кp2 =1,2 мм. Таким образом,

h2 = [1 . 1 + ( 1 - 1) . 0,12] • 1,2 = 1,2 мм.

13.3. У третьей обмотки

h 3 = [N 3 * d из3 + (N3- 1) *  3 ] * Кр3 , (21)

3 = 0,12 мм.

Принимаем коэффициент разбухания Кр3 = 1,1. Таким образом,

h3 = [1 -0,56 + (1 - 1)-0,12] * 1,1 = 0,616 мм.

Изолирующие зазоры в конструкции катушки Воздушный

зазор между магнитопроводом и каркасом составляет обычно 0,4. . .0,5 мм. Выбираем зазор равным 0,4 мм. Толщина каркаса определяется размерами магнитопровода и значением испытательного напряжения. Для приведенных выше условий она принята hк = 0,8 мм.

Межслоевая и межобмоточная изоляция выбирается в соответствии с рекомендациями, помещенными в таблице 4.3.

Между каркасом и первой обмоткой помещены два слоя изоляционной бумаги марки К-120 (толщина двух слоев 0,12 ммх2=0,24 мм) и один слой пленки марки ПЭТ-Э толщиной 0,012 мм. Так же выполнены изоляция между первой и второй обмотками и внешняя изоляция. Кроме того, дополнительно снаружи помещается слой ленты из бумаги К-120 (толщина слоя 0,12 мм).

Таким образом, суммарная толщина изоляции hк-1 между каркасом и первой обмоткой равна 0,252 мм. Такая же толщина изоляции h1-2 = 0,252 мм между первой и второй обмотками. Толщина внешней изоляции

hвн = 0,252 + 0,12 = 0,372 мм. (22)

15. Толщина катушки, включающая в себя обмотки, каркас и электроизоляционные зазоры,

h = 0,4 + 0,8 + 0,24 + 0,012 + 5,612 + 0,24 + 0,012 +1,2+ +0,24 +

0,012+0,12 = 8,888 мм. (23)

Таблица 4.3- Рекомендации по выбору межслоевой и межобмоточной изоляци и расчетных коэффициентов

Полученное значение h меньше минимального размера окна маг-литопровода hо = 9 мм, что обеспечивает размещение катушки в окне.

16. Длины средних витков обмоток

16.1. Длина среднего витка первой обмотки

Lср1 = 2а + 2с + 2п(гк + h k-1 + h1/2) = 2 • 12,8 + 2 • 16 + 2п(1,2+ +0,252 + 5,612/2) = 84,353 мм. (24)

16.2. Длина среднего витка второй обмотки

Lср2 = 2а + 2с + 2п(гк + h k-1 + h1 + h1-2 + h2/2) = 2 • 12,8 + 2 • 16 + 2п(1,2 + 0,252 + 5,612 + 0,252 + 1,2 / 2) = 107,336 мм. (25)

Длина среднего витка третьей обмотки

Lср3 = Lср1 = 84,353 мм (26)

17. Сопротивление обмоток постоянному току при температуре окружающей среды tос = +20°С.

Сопротивление первой обмотки

R1 = * Lср1 * 2 * n1 / q1 (27)

где  — удельное электрическое сопротивление медного провода, равное 0,0175 Ом • мм2/м;

q1 — сечение провода первой обмотки из п. 6.1 (два провода по 0,5 мм2);

R1 = 0.0175 * 84.353 * 0.001* 2 * 32.5 / 1= 0.096 Ом

17.2. Сопротивление второй обмотки

R2 =  * Lср2 * n2 / q2 = 0,0175 * 107,336 * 0.001 * 1 / 25

=0.000075 Ом (28)

17.3. Сопротивление третьей обмотки

R3 =  * Lср3 * n3 / q3 = 0,0175 * 84.353 * 0.001 * 2.5 / 0.196 =0.0187 Ом (29)

18. Сопротивление обмоток переменному току

R_i = K_i * Ri (30)

где K_i — коэффициент увеличения активного сопротивления от частоты f, определяемый по i — 1; 2; 3.

18.1. Сопротивление первой обмотки

R_1 = К_1 *R1 = 1,18 • 0,096 = 0,113 Ом, (31)

где К_ определен для d = 0,8 мм при частоте f = 50 кГц.

18 2 Сопротивление второй обмотки

R_2 = К_2 * R2 = 1,18-7,5 * 10-5 = 8,85 * 10-5 Ом, (32)

где К_определен для d = 1,0 мм. при частоте f = 50 кГц.

18.3. Сопротивление третьей обмотки

R_3 = К_3 * R3 = 1,05-0,0183 = 0,0192 Ом. (33)

Масса меди обмоток

Масса первой обмотки

M1 = Lср1 * n1 * q1 * y (34)

где y — удельная масса медного провода, равная 8,9 г/см;

М1 = 84,353 * 0.1(2 * 32,5) - 1 – 0.01 - 8,9 = 0,0488 кг.

19.2. Масса второй обмотки

M2 = Lср2 * n2 * q2 * y = 107,336 * 0.1 * 1 * 25 * 0.01 * 8,9=

= 0,0239 кг. (35)

19.3. Масса третьей обмотки

M3 = Lср3 * n3 * q3 * y = 84,353 * 0.1 * 2,5 * 0,196 * 0.01 * 8,9 = =0,00037 кг. (36)

Суммарная масса меди обмоток

М = М1 + М2 + М3 = 0,0488 + 0,0239 + 0,00037 = 0,073 кг. (37)

20.Потери в меди обмоток

Рм = К * I * R_i (38)

где К — температурный коэффициент сопротивления, учитывающий температуру перегрева обмотки относительно температуры окружающей среды

t ос = 20° С ; i = 1; 2; 3;

Кz = 1 + Y * Z (39)

Для меди коэффициен Y = 0,004 1/°С. Задаемся допустимым значением нагрева обмоток Zдоп = 90°С. Тогда перегрев относительно температуры окружаюіцей среды +20°С составит

Z = 90 - 20 = 70° С (40)

и температурный коэффициент

Кz = 1+0,004*70= 1,28;

Рм1 = Кz * І1 * R_1 = 1,28 • 22 • 0,113 = 0,578 Вт: (41)

Рм2 = Кz * І2 * R_2 = 1,28 • 1.5• 8,85 • 10-5 = 0,408 Вт: (42)

Рм3 = Кz * І3 * R_3 = 1,28*0,5 *0,0192=0,006 Вт. (43)

Суммарные потери в медм обмоток

Рм = Рм1 + Рм2 + Рм3 = 0,578 + 0,408 + 0,006 = 0,992 Вт. (44)

21. Потери в феррите магнитопровода .

Рф = Руд * Gф, (45)

где Руд — удельные потерм в магнмтопроводе, определяемые по фор-муле

Руд = Ро ( t / f ‘) * ( Bm / Bm’) (46)

где f ‘= 1 кГц — базовое значение частоты;

В’ = 1 Тл — базовое значение индукции;

Ро, — коэффициенты, полученные из экспериментальных данных ;

Gф — масса магнитопровода, равная суммарной массе двух Ш-образных деталей:

Gф = 0,046 кг * 2= 0,092 кг.

Из табл. 4.2 находим для феррита маркм М2000НМ1 Ро = 68 Вт/кг;

Значение рабочей частоты f = 50 кГц берем из исходных данных, значение индукции Вm = 0,115 Тл — согласно п. 7. Таким образом,

Руд = 68(50/1) (0.115/1) = 17,427 Вт/кг;

Рф = 17,427 • 0,092 = 1,603 Вт.

22. Потери в трансформаторе

Ртр = Ры + Рф = 0,992 + 1 ,603 = 2,595 Вт. (47)

23. Проверяем значение КПД на основании полученных' расчетных значений мощностей:

 = Р2 / (Р2 + Ртр) = 245/(245 + 2,595) = 0,9895. (48)

Таким образом, значение КПД принято в п. 2 с достаточно хорошим приближением и изменения его не требуется.

24. Уточняем значение входного тока трансформатора. Активная составляющая тока холостого хода

Iхха = Рф / U1 = 1,603 / 132 = 0.0121 А. (49)

Реактивная составляющая тока холостого хода

Iххр = H * Lсрф / n1 (50)

где Н = В / , В = 0,115 Тл берется из п. 7;

 = 4п * 10-7 Гн/м;

 = 1655 — эквивалентная магнитная проницаемость, определяемая из табл. 4.2 для магнитопровода Ш12х15;

Lсрф = 9,67 см — длина средней линии магнитопровода Ш12х15 из табл. 4.2:

H = 0.115 / 4п * 1655 = 55,13 А /м = 0,5513 А / см ;

Iххр = 0.5513 * 9.67 / 32.5 = 0,164 А.

Ток холостого хода трансформатора

Iхх =  =0,164 А. (51)

Уточненное значение входного тока

I1ут’ =  =1,882 А. (52)

Учитывая возможные отклонения от технологии сборки, принимаем Іхх = 0,18 А. Окончательное уточненное значение входного тока

Iут’’ = 2,1 А.

25.Определяем падения напряжения на обмотках трансформатора. Падение на первой обмотке

U1 = Kz * Iут1’’ * R_1 = 1,28 * 2.1 * 0,113 = 0,303 В. (53)

Падение на второй обмотке

U2 = Kz * Iут1’’ * R_2 = 1,28 * 1.5 * 8,85 * 10-5 = 0,0068 В. (54)

Падение на третьей обмотке

U3 = Kz * Iут3’’ * R_3 = 1,28 * 0,5 * 0,0192 = 0,0123 В. (55)

В процентном выражении:

U1% = U1 / U1* 100 % = 0.229 %; (56)

U2% = U2 / U2* 100 % =0,17%; (57)

U3% = U3 / U3* 100 % = 0,123 %. (58)

Проверяем принятые в пп.7 и 10 значения падений напряжений. Для этого определяем приведенные падения напряжения U1-2% (на обмотках 1 и 2} и U1-3% (на обмотках 1 и 3 ):

U1-2% = U1% + U2% = 0,229 + 0,17 = 0,399 %: (59)

U1-3% = U1% + U3% = 0,299 + 0,123 = 0,352 %. (60)

Полученное значение U1-2% меньше значения 0,5 %, принятого в п.9, а значение U1-3%, меньше значения 0,4 %, принятого в п.10. Таким образом, принятые значения падений напряжений и, следовательно, число витков не требуют уточнения.

5. ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Обеспечение защиты от электромагнитных полей при эксплуатации усилителя мощности миллиметрового диапазона длин волн

5.1 Влияние на организм человека электромагнитных полей радиочастотного диапазона

В результате научно - технического прогресса широкое применение и промышленности, науке и быту в последние десятилетие получила электромагнитная энергия различных диапазонов частот. Так, энергия высоких и ультравысоких радиочастот широко применяются в радиосвязи, радиовещании, телевидении, в промышленных установках и так далее. Электромагнитная энергия сверхвысоких частот (СВЧ) получила широкое применение в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии и так далее. Кроме того, дальнейшее совершенствование новых типов СВЧ - генераторов позволит в ближайшем будущем применять энергию СВЧ - диапазона в радарных системах транспортных средств для предупреждения столкновений, в дорожных системах сигнализации, в опорных воздушных линиях связи и линиях электропередач, в мощных системах наземной и спутниковой связи и других [8].

В связи с этим значительное влияние на электромагнитный фон Земли, который ранее формировался главным образом за счет естественных источников космического, земного и околоземного происхождения, стали оказывать искусственные источники электромагнитного поля (ЭМП). В результате уже в настоящее время практически все население земного шара в большей и меньшей степени подвергается воздействию надфоновых уровней ЭМРЦ [9].

В процессе эволюционного развития все живые существа на Земле приспосабливались к определенным изменениям природных электромагнитных полей и по мнению большинства исследователей вынуждены были вырабатывать по отношению к ним не только защитные механизмы, но н в какой-то степени включать их в свою жизнедеятельность. Поэтому увеличение или уменьшение параметров ЭМП, значительно отличающихся от адекватных, могут вызывать в организмах функциональные сдвиги, в ряде случаев перерастающие в патологические. О биологической значимости ЭМП свидетельствуют как давние наблюдения, так и экспериментальные исследования последних лет на различном уровне организации биологических систем. При этом установлено, что воздействие искусственных ЭМП на биообъекты обусловлено не только энергетическими, но и информационными его характеристиками, вызывая тепловое и нетепловое действие.

Исследования по изучению влияния ЭМП радиочастотного диапазона на организм человека выявили определенные функциональные сдвиги со стороны нервной, сердечно - сосудистой, дыхательной системы, изменения показателя крени, обмена веществ и некоторых функций эндокринных желез [10].

При обследовании больших контингентов людей в производственных условиях установлено, что количество и частота жалоб на ухудшение самочувствия возрастает с увеличением профессионального стажа, причем при хроническом облучении более ранние и более выраженные реакции обнаруживаются со стороны нервной системы. Психоневрологические симптомы появляются в виде постоянной головной боли, повышенной утомляемости, слабости, нарушения сна, повышенной раздражительности, ослабления памяти и внимания. Иногда наблюдаются приступообразная головная боль, побледнение кожных покровов и обморочное состояние. Прн длительном воздействии СВЧ - излучений могут иметь место изменения в крови, помутнение хрусталика, трофическое заболевания (выпадения волос, похудение, ломкость ногтей и так далее).

Таким образом, признанная биологическая значимость ЭМП, все возрастающая роль искусственных источников ЭМП в формировании электромагнитной обстановки в производственной и окружающей среде являются важной предпосылкой для освоения будущими специалистами и руководителями производств методик гигиенической оценки и прогнозирования обстановки в рабочей зоне и жилой территории, определения санитарно - защитных зон и других инженерно - технических мероприятий по снижению вредного воздействия ЭМП на организм человека

5.2 Технические устройства, организационные и лечебно- профилактические мероприятия

Прн выборе защиты персонала или населения от электромагнитных излучений необходимо учитывать особенности производства, условия эксплуатации оборудования, рабочий диапазон частот, характер выполняемых работ, интенсивность поля, продолжительность облучения и другое.

Согласно ГОСТУ для снижения интенсивности поля в рабочей или жилой зоне рекомендуется применять различные инженерно технические способы и средства, а также организационные и лечебно - профилактические мероприятия.

В качестве инженерно - технических методов и средств применяются: экранирование излучателей, помещений , рабочих мест; уменьшение напряженности и плотности потока энергии в рабочей или жилой зоне за счет уменьшения мощности источника и использования ослабителей мощности и согласованных нагрузок, применения средств индивидуальной защиты.

Организационные мероприятия включают в себя: требования к персоналу (возраст, медицинское освидетельствование, обучение, инструктаж), выбор рационального взаимного размещения в рабочем помещении оборудования, излучающего электромагнитную энергию, и рабочих мест; установление рациональных режимов работы оборудования и обслуживающего персонала; ограничения работы оборудования во времени; защита расстоянием; удаление рабочего места от источника ЭМП; защита временем; применение средств предупреждающей сигнализации.

Лечебно - профилактические мероприятия направлены на предупреждение заболевания, которое может быть вызвано воздействием ЭМП, а также на своевременное лечение работающих при обнаружении заболевания.

Для предупреждения профессиональных заболеваний у лиц, работающих в условиях ЭМП, применяются такие меры, как предварительный (для поступающих на работу) и периодический (не реже одного раза в год) медицинский осмотр за состоянием, а также других мер, способствующих по повышению устойчивости организма человека к действию ЭМП.

Медицинский контроль позволяет выявить людей с такими патологическими изменениями в организме, при которых работа и условиях облучения ЗМП противопоказана, и определить необходимость проведения лечения.

К мероприятиям, способствующим повышению резистентности организма человека к ЭМП, могут быть отнесены регулярные физические упражнения, рационализация времени труда и отдыха, а также использование некоторых лекарственных препаратов и общеукрепляющих витаминных комплексов.

5.3 Применение электромагнитных помещенй и замкнутых экранов для защиты от электромагнитных полей

Для локализации ЭМП внутренних источников применяются электрогерметичные помещения, аппаратные и кабины, представляющие собой замкнутые электромагнитные экраны. В таких помещениях экранируется стены, потолки, пол, оконные и дверные проемы и вентиляционные системы. Такие помещения и кабины могут использоваться для защиты и от внешних полей.

Монтаж экранов в больших помещениях производится прикреплением металлических листов (стальных, дюралюминиевых и других) непосредственно к поверхностям помещения. Размеры листов обшивки и их толщена определяются сортаментом прохода Для достижения электрической герметичности рекомендуется листы соединить внахлест, встык или в фалец.

При экранировании используются такие явления, как поглощение электромагнитной энергии материалом экрана и её отражение от поверхности экрана. Поглощение ЭМП обуславливается тепловыми потерями в толще материала и зависит от электромагнитных свойств материала экрана (электрической проводимости, магнитной проницаемости и др.). Отражение обуславливается несоответствием электромагнитных свойств воздуха и материала экрана.

Для изготовления экранов применяют либо тонкие металлические (сталь, алюминий, медь, сплавы) листы, либо металлические сетки.

Толщина экрана (D) из металлического листа выбирается, исходя из соображений механической прочности, не менее 0,5 мм, и должна быть больше глубины проникновения электромагнитных волн в толщину экрана:

 (5.1)

где г- глубина проникновения поля в проводящую среду;

μ-магнитная проницаемость материала, Гн/м;

σ- электрическая проводимость материала, см.

Большая отражательная способность металлов, обусловленная значительным несоответствием электромагнитных свойств воздуха и металла, в ряде случаев может оказаться нежелательной, так как может увеличивать интенсивность поля в рабочей зоне и влиять на режим работы генератора (излучателя). Поэтому в подобных случаях следует применять экраны с малым коэффициентом отражения специальной конструкции, так называемые поглощающие экраны.

Металлические экраны за счёт отражения и поглощения практически непроницаемы для электромагнитной энергии радиочастотного диапазона (d≥λ,где λ-длина волны).

Применение поглощающих нагрузок и аттенюаторов позволяет ослабить интенсивность излучения электромагнитной энергии в окружающее пространство на 60 дБ и более.

Для защиты от ЭМП при работе в антенном поле, проведении испытательных и регулировочных работ на объектах, устранении аварийных ситуаций и ремонте рекомендуется использование индивидуальных средств защиты. Для защиты всего тела применяются комбинезоны, халаты капюшоны. Их изготавливают из трёх слоев ткани. Внутренний и наружный слой делают из хлопчатобумажной ткани, а средний, защитный слой- из радиотехнической ткани, имеющей проводящую сетку. Для защиты глаз используются специальные радиозащитные очки (ОРЗ-5) из стекла, покрытого полупроводниковым оловом. Эффективность таких очков составляет 20-22 дБ.

5.4 Оценка уровня электромагнитного излучения на рабочем месте

Оценим уровень электромагнитного излучения на рабочем месте регулировщика радиоаппаратуры от генератора мощностью 0.1 Вт, работающего в диапазоне частот 3-4 ГГц, с точки зрения необходимости разработки мероприятий по защите персонала, если рабочее место удалено от источника излучения на расстояние 1м, а продолжительность пребывания персонала в условиях облучения за смену не превышает б часов.

Оценка уровня поля осуществляется сравнением значений плотности потока энергии на рабочем месте (так как генератор работает в диапазоне СВЧ) и предельно допустимым.

Плотность потока энергии на рабочем месте можно рассчитать по формуле:

ЛПЭр.м≈Рист/4π, Вт/м2 (5.2)

где Рист.- мощность генератора, Вт;

ч - расстояние от излучения до рабочего места,1м.

ППЭр.м ≈.0.1/(4•3,14•1)=2,35, Вт/м2.

Предельно допустимое значение плотности потока энергии, определяется по формуле:

ППЭпд=К•ЭНппз/Т,Вт/м2, (5.3 )

где К- коэффициент, равный 1, для данного условия;

Эпппз пз- максимальная энергетическая нагрузка, равна 2Вт/м2;

Т - время облучения персонала , по условиям задачи, равно бч.

ППЭпд= 1•2/6-= 0,33, Вт/м2.

Сравнивая значения ППЭ на рабочем месте (2,35 Вт/м2) и предельно допустимое (0,33 Вт/м2) делаем вывод о том, что защита персонала в данном случае необходима, так как фактическое значение ППЭ, воздействующее на регулировщика , в 3 раз превышает предельно допустимые.

Для достижения высокой эффективности экранирования рекомендуется элементы конструкции экрана сваривать непрерывным швом или применять другие сплошные соединения.

Для защиты персонала будем применять вышеописанные методы до того момента пока уровень излучения на рабочем месте не будет иметь допустимых значений.

В ряде случаев во избежание отражения энергии, образования стоячих волн и зон, где плотность ЭМП излучения может оказаться больше первоначальной плотности потока энергии создаваемой источником, стены и другие ограждающие конструкции таких помещений должны быть покрыты поглощающими материалами. В случае направленного излучения допускается применение поглощающего покрытия только тех стен, на которые направленно излучение.

При защите помещений от внешних излучений применяется склеивание стен специальными металлизированными обоями, засетчивание окон, использование специальных металлизированных штор и далее. Дпя изготовления экранных штор, чехлов и других защитных изделий, также как н для изготовления защитной одежды применяется радиотехнические ткани, в структуре которых тонкие металлические нити образуют сетку.

В качестве экранирующего материала для световых проемов, приборных панелей, смотровых окон, также как и для защитных очков применяется оптически прозрачное стекло, покрытое полупроводниковой двуокисью олова. Световые проемы или смотровые окна могут также экранироваться металлической сеткой.

При конструировании замкнутых экранов в диапазоне СВЧ иногда возникает необходимость предусматривать в них различного рода отверстий: вентиляционные окна, отверстия для проводов питания, ручек управления и так далее которые не должны нарушать электрическую герметичность экрана и снижать его эффективность.

Для ослабления излучаемой энергии через отверстия различной формы без металлических выводов через них применяются трубки предельных волноводов (по форме отверстия экрана), длины которых определяются в зависимости от необходимой величины ослабления энергии и ослабляющей способности трубки.

Коаксиальные отверстия в отличие от отверстий типа "предельный волновод " практически беспрепятственно проводят высокочастотную энергию в любом диапазоне. Один из способов ослабления излучения в коаксиальных выводах являются заполнение пространства между центральным и наружным проводниками поглощающим материалом -корбональным железом, графитом и так далее).

Просачивание высокочастотной энергии через коаксиальные отверстия можно уменьшить также путем применения специальных фильтров, простейшим из которых является фильтр, основанный на соединении встык двух коаксиальных линий с резко отличающимися волновыми сопротивлениями. Одна такая стыковка коаксиальных кабелей обеспечивается затухание по мощности более 10 дБ.

Более эффективным способом экранирования щелей в широком диапазоне частот является применением поглощающих прокладок по всей длине щели, либо обеспечение плотного электрического контакта по всему периметру щели.

6. Технико-экономическое обоснование

6.1 Характеристика технико-экономического обоснования проекта

Разрабатываемый усилитель мощности миллиметрового диапазона длин волн предназначен для усиления сигнала и передачи его на определенное расстояние. Существенным преимуществом является тот факт, что устройство работает в новом диапазоне длин волн .

Значение экономического обоснования целесообразности разработки, внедрения и использования новой техники особенно возрастает в условиях рыночной экономики.

Учитывая тот факт, что моральное старение электронной техники происходит очень быстро, следует отметить, что период производства данного изделия не должен превышать трех, четырех лет [11].

Проблем материально-технического обеспечения ресурсами всех видов (оборудование, кадры, материалы) не предполагается. При эффективном функционировании предприятия возможно производство приемо-передающего модуля на протяжении нескольких лет. В качестве расчетного периода выберем срок два года. Так как проектируемый модуль представляет собой основную часть всей системы, то технико-экономический расчет целесообразно вести для всей системы сразу.

6.2 Определение сметной стоимости НИОКР

Смета затрат на проведение научно исследовательской работы рассчитывается по следующим статьям:

-  материалы и комплектующие;

-  спецоборудование;

-  расходы на оплату труда;

-  налоги и отчисления, приравненные к материальным затратам;

-  командировочные расходы;

-  амортизация на полное восстановление основных фондов;

-  услуги сторонних организаций;

-  прочие расходы;

-  накладные расходы.

Расчет основной заработной платы выполним на основе длительности разработки (6 мес.), количества занятого научно-технического персонала и величины среднемесячной заработной платы (таблица 6.1).

Таблица 6.1- Расчет основной заработной платы

Полная смета затрат на проведение НИОКР и договорная цена разработки приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Смета затрат разработки

6.3 Определение себестоимости товара и рыночной цены

В самом общем виде в состав затрат включаются материалы, комплектующие изделия, заработная плата персонала, износ специнструментов и приспособлений, расходы по содержанию и эксплуатации оборудования [12]. Для производства представленного устройства необходимы комплектующие приведенные в таблице 6.3.

Таблица 6.3- Расчет затрат на материалы и комплектующие изделия

Для изделий электронной техники удельные веса прямых затрат в полной себестоимости составляют:

Ум = 10%;

Уук = 75%;

Уз = 15%.

Таким образом можем определить величину затрат Рм и Рз:

Полную себестоимость изделия определим по укрупненной схеме формуле:

 (6.3)

где: a = 2,1 – коэффициент общих косвенных расходов;

b = 0,03 – коэффициент внепроизводственных расходов, связанных с

реализацией продукции;

Нс – налоги и отчисления, приравниваемые к материальным затратам.

 (6.4)

где: Рзд – величина дополнительной заработной платы

производственных рабочих (30% от Рз);

Рпк – основная и дополнительная заработная плата прочих работников

(130% от Рз + Рзд).

Рзд и Рпк определяем по формулам:

Рзд = Рз×0,3 = 113.06×0,3 = 33.91тыс. руб.

Рпк = (Рз + Рзд)×1,3 = (113.06+33.91)×1,3 = 191.07тыс. руб.

Соответственно Нс равно:

Нс = (113.06+ 33.91+191.07)×0,4 = 135.21тыс.руб.

Теперь рассчитываем Ц:

Ц = (169.6+ 848.8+ 113.06(1+2,1))(1 + 0,03) + 135.21= 1545.16тыс. руб.

Цену одного изделия определяем как:

Цизд = Ц + Пп + Омб + Орб + НДС (6.5)

Пп = 15% от Ц (6.6)

Oмб= (Ц + Пп)×Нмб/(100% - Нмб) (6.7)

где Нмб= 2%.

Oрб = (Ц + Пп + Омб)×Нрб/(100% - Нрб) (6.8)

где Нрб = 2,5%

НДС = (Ц + Пп + Омб + Орб)×Ндс/100% (6.9)

где Ндс = 20%.

Пп = 1545.16×0,15 = 231.77тыс. руб.

Oмб = 219.36 тыс. руб.

Oрб= 223.83 тыс. руб.

НДС = 2238.38 тыс. руб.

Цизд = 4458.5 тыс. руб.

6.4 Расчет затрат у производителя

Капитальные вложения в сфере производства новой техники определяются следующим образом:

Кпф = Цоб + Ктр + Км + Кзд + Коф + Кос (6.10)

где: Цоб – цена оборудования необходимого для изготовления новой

техники;

Ктр – затраты на транспортировку приобретаемого оборудования;

Км – затраты на монтаж оборудования;

Кзд – затраты на строительство зданий или стоимость производственной площади;

Коф – балансная стоимость действующих основных фондов,

непосредственно связанных с изготовлением проектируемого изделия;

Кос – затраты на пополнение оборотных средств.

Таблица 6.4- Расчет балансовой стоимости оборудования необходимого для изготовления нового вида техники

Где: Квыр – коэффициент выполнения норм выработки (1,1);

Кз – средний коэффициент загрузки оборудования (0,8);

Фв – фонд времени работы оборудования, ч/год.

Фв = n×Др×S×tg(1-Нр/100) (6.11)

Где: n – количество установленных станков, шт.;

Др – число дней работы (номинальный фонд времени работы

оборудования на определенный период);

S – число смен работы оборудования;

Tg – продолжительность работы оборудования за смену, час;

Нр - процент потерь рабочего времени на планово-предупредительный

ремонт оборудования.

Фв = 1×252×2×8(1-4/100) = 3870 час (6.12)

Капитальные вложения в оборотные фонды определяются по формуле:

КОС = КОСМ + КОСПРИС + КОСД (6.13)

Где: КОСМ – капитальные вложения в образование постоянных нормативных запасов основных и вспомогательных материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий в расчете на годовую программу, ден.е;

КОСПРИС – капитальные вложения в образование постоянного запаса малоценных приспособлений и инструментов в расчете на годовую программу, ден. ед.

КОСД – капитальные вложения в образование постоянных заделов материалов и узлов в расчете на годовую программу, ден.ед.

При выполнении экономического обоснования дипломного проекта можно пренебречь расчетом КОСМ по следующей формуле:

 (6.14)

где: Цmi – цена единицы материала i-го вида, ден.ед./нат.ед.;

Nmi – годовая потребность в материале i-го вида, нат.ед./год.;

ТН – количество дней работы предприятия в год, дн./год;

ТНЗМ – норма запасов материалов, дней;

n – количество видов используемыз материалов, полуфабрикатов,

комплектующих изделий.

6.4 Расчет затрат у потребителя

Амортизационные отчисления определяем по формуле:

 (6.15)

где: На = 4,5% – норма амортизации на полосе восстановления

оборудования;

Цизд – цена одного изделия;

Ктранс + Кмонт = 10% от Цизд – сумма затрат на транспортировку и

монтаж изделия;

Затраты на потребляемую электроэнергию:

Рэл = Wд×Тэф×Цэл (6.16)

где: Wд – потребляемая мощность, кВтч;

Тэф – фонд времени работы, ч/год;

Цэл – тариф на электроэнергию, руб./кВтч.

Рэл = 0,05×8760×14 = 6132 руб

Затраты на текущий ремонт:

Ртр = 4(Цизд +Ктранс + Кмонт)/100% (6.17)

Ртр = 4(6270,48 +627,05)/100 = 275тыс. руб.

А = 4,5(199,18 + 19,92)/100 = 310,38тыс. руб.

Затраты у потребителя:

Робщ = А + Рэл + Ртр (6.18)

Робщ = 310,38 + 6,132 + 275= 588,52 тыс.руб

6.5 Расчет экономической эффективности

На основании проведенных расчетов определим экономическую эффективность внедрения разрабатываемого устройства. Норматив приведения разновременных затрат и результатов примем Ен = 0,4. Коэффициент приведения рассчитываем по формуле:

 (6.19)

Расчет экономической эффективности приведен в таблице 6.5.

Таблица 6.5- Расчет экономической эффективности

Как показывает расчет, приведенный выше разрабатываемое устройство окупает все расходы уже за первый год эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы над дипломным проектом был разработан усилитель мощности миллиметрового диапазона длин волн в диапазоне 33-34 ГГц, который удовлетворяет всем требованиям технического задания. Рассмотрены способы усиления частоты миллиметрового диапазона длин волн, а также произведен обзор современных разработок усилителей мощности миллиметрового диапазона длин волн. Рассчитана экономическая эффективность разрабатываемого усилителя. Разработка окупает себя уже в первый год выпуска изделия. В дипломном проекте были рассмотрены вопросы экологической и производственной безопасности.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Табаков А. В. Состояние и перспективы развития усилителей мощности для передающей аппаратуры связи // Электросвязь.- 1993. -№ 1.-С. 18-34

2. Меньшиков В. А.,Чернов В. В. Космос и связь// Электросвяэь.1995.- № 6.-С. 34-43

3. Манькин И. А. Шалаев П. Д. Высокоэффективные лампы с бегищей волной// Радиотехника и электроника.- 1997.- №10.- С. 2-12

4.Щербаков Ю. Н.,Якунин А. Н. О моделировании многоскоросного электронного потока. – Математическое моделирование, 1997, т.9,№ 11

5. Кудряшов В. П. Побочные колебания в широкополосных ЛБВО. –Обзоры по Электронной технике. Сер.1. Электроника СВЧ. –М.,:ЦНИИ «Электроника»,1997, вып.3.

6. Новости СВЧ-техники// ГНПП «Исток».- 2000.- № 1.- С.20-47

7. Кудряшов В. П. ЛБВО с малым уровнем побочных колебоний//Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1988.- № 5.-С 23-45

8. Защита от СВЧ излучений/ Сост. И.Г. Шупейко: Методические указания. – Мн.: БГУИР, 1996. – 17 с.

9. Романов Г.М., Туркина Н.В., Колпащиков Л.С. Санитарные нормы и правила размещения радиотелевизионных и радиолокационных станций . – Л.: Машиностроение, 1986. – 56 с.

10. Литвак И.И. Эргономическая безопасность работы с компьютером// Проблемы информатизации. – М., 1996. – Вып. 3. – C. 3 – 17.

11. Елецких Т.В., Афитов Э.А., Палицын В.А., Феденя А.К. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Методические указания. – Мн.: БГУИР, 1995. – 124 с.

12. Гарбер К.Д. Технико-экономическое обоснование программных средств. – Мн.: 1991. – 76 с.

Приложение А

Справка об исследовании патентной литературы

Наименование объекта поиска: усилитель мощности миллиметрового диапазона длин волн. Что и за какой период просмотрено: Реферативный журнал. Связь.

1999. -№1-12; 2000.-№1-12 ; 2001.№1.

Патентный фонд БГУИР. Патентный фонд РНТБ.