8.Общие требования, предъявляемые к проектируемым электрическим аппаратам.

Спроектированный электрический аппарат должен удовлетворять комплексу требований прописанных в гостах и стандартах.

Функционально-технические требования:

Нагревостойкость частей аппарата при нормальном и аварийном режимах работы
Электрическая прочность изоляционных частей и промежутков при максимальном рабочем напряжении, а также при коммутации и при атмосферных перенапряжений
Механическая стойкость и износостойкость всех частей аппарата
Коммутационная способность при нормальном и аварийном режимах
Спецификация требований
Простота конструкций

Эксплуатационные требования:

Учет влияний окружающих условий
Надежность и безопасность
Долговечность
Ремонтопригодность
Низкие эксплуатационные расходы

Социальные требования:

Безопасность в производстве монтаже и эксплуатации
Обеспечения условий труда обслуживающего персонала
Эстетичность конструкций

Экономические требования:

Низкая себестоимость
Малые капиталовложения при установки и входе эксплуатации
Низкие эксплуатационные расходы

9.Определение основных размеров и параметров аппаратов серии.

В- искомый параметр

А- параметр или размер базового типоразмещения серии

а>0 – постоянная величина

b- постоянная величина характеризующее размер или параметр независящего от главного параметра

- число характеризующее изменение параметров или размеров серии

Превышение температуры токоведущих деталей независимо от величины номинального тока должно оставаться примерно постоянным в пределах, регламентированных ГОСТ.

Отношение выделяющейся в детали мощности Pk к поверхности теплоотдачи Sk при длине проводника lk=1 должно быть постоянным.

; ;

kT – коэффициент нарастания по току

qk – сечение токоведущей детали

Ik – номинальный ток, увеличенный в k раз

Sk – поверхность теплоотдачи

При увеличении тока в kT раз для сохранения прежнего превышения температуры сечение токоведущей детали необходимо увеличить в k4/3 раз.

Зависимость основных размеров аппарата серии от величины номинального тока

l1- исходный параметр

- коэффициент приближается к кубу

kT- коэффициент нарастания по току

Зависимость основных габаритных размеров аппарата серии от величины номинального напряжения

lk- искомый линейный размер аппарата серии проектного Uk

k- угловой коэффициент прямой которая на основании анализа существующих близких серий

kн- коэффициент нарастания номинального напряжения

U1- номинального напряжения базового аппарата серии или отрезка

l1- исходный размер базового аппарата серии или отрезка

10.Задачи и порядок проведения патентных исследований. Оформление результатов поиска патентной информации.

Патентно-информационные исследования позволяют определить достигнутый мировой научно-технический уровень; прогрессивные тенденции развития конкретного технического направления, технологии, технического объекта; его патентоспособность; патентную чистоту, решить ряд маркетинговых задач.

В настоящем ГОСТ под патентными исследованиями понимаются исследования технического уровня и тенденций развития объектов техники, патентоспособности и патентной чистоты на основе патентной и другой научно-технической информации.

Патентные исследования проводят в следующих стадиях:

разработка научно-технических прогнозов для перспективного планирования;
разработка планов развития науки и техники;
составление заявок на разработку и освоение продукции;
создание объектов техники (научные исследования и разработка, в том числе в рамках международного научно-технического сотрудничества);
освоение и производство продукции, в том числе в рамках международной промышленной кооперации;
совершенствование выпускаемой продукции или определение целесообразности снятия ее с производства;
экспертизе технико-экономических показателей продукции и технологии;
стандартизации и аттестации промышленной продукции;
определение целесообразности экспорта промышленной продукции и экспонирование ее образцов на международных выставках, продажи и приобретение лицензий;
защите государственных интересов в области охраны промышленной собственности.

Целью патентных исследований является получение исходных данных для обеспечения высокого технического уровня и конкурентоспособности объекта техники, использование современных научно-технических достижений и исключения неоправданного дублирования исследований и разработок.

Порядок проведения патентных исследований

В соответствии с ГОСТ Р.15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на производство. Патентные исследования. Установлена следующая последовательность проведения работы по патентным исследованиям:

разработка задания на проведение патентных исследований;
разработка регламента поиска информации;
поиск и отбор патентной и другой научно-технической информации;
обобщение результатов и составление отчета о патентных исследованиях.

Результаты патентного поиска оформляются в виде отчета о поиске по ГОСТ Р.15.011-96. Отчет о поиске включает в себя заполнение шести обязательных таблиц и формулировку выводов о выполнении регламента поиска.

11.Использование Международной патентной классификации (МПК) для поисковых целей (различные виды поиска; подготовка к поиску; определение области поиска). Архитектоника классификационных индексов МПК.

Для поиска описаний изобретений к авторским свидетельствам и патентам используют Международную патентную классификацию (МПК).

Для определения необходимых классификационных рубрик МПК рекомендуется использовать существующую в информационно-поисковой системе (ИПС) PatSearch возможность поиска в действующей версии МПК на русском языке. Возможность поиска подходящей рубрики на английском

языке предоставляется поисковой системой Espacenet в рамках поиска по Совместной патентной классификации (СРС). Можно использовать оригинальные версии МПК, которые размещены в Интернете на сайте ВОИС, а на русском языке – на сайте ФИПС. При поиске в электронных массивах область поиска целесообразно характеризовать целым подклассом (или несколькими подклассами) МПК.

В случае, когда соответствующие рубрики в МПК не найдены, предмет поиска следует попытаться сформулировать иначе и процедуру нахождения области поиска повторить для новой формулировки.

Альтернативным методом определения соответствующего места в МПК может быть поиск релевантных документов в базах данных, содержащих полные тексты или рефераты патентных документов, с помощью соответствующих предмету поиска технических терминов.

При нахождении релевантных документов целесообразно провести статистический анализ индексов классификации, присвоенных выявленным документам. Наиболее часто встречающиеся в найденных релевантных патентных документах классификационные рубрики целесообразно включить в область поиска.

В случае возможной защиты объекта патентных исследований в качестве промышленного образца, и, следовательно, необходимости проведения поиска по фонду охранных документов на промышленные образцы в МКПО – Международной классификации промышленных образцов.

Архитектоника индексов МПК

РАЗДЕЛ

МПК охватывает все области знаний, объекты которых могут подлежать защите охранными документами. МПК разделена на восемь разделов. Разделы представляют собой высший уровень иерархии МПК.

(а) Индекс раздела. — Каждый раздел обозначен заглавной буквой латинского алфавита от A до Н.

(б) Заголовок раздела лишь приблизительно отражает его содержание. Разделы имеют следующие названия:

А УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ЖИЗНЕННЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА

В РАЗЛИЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ; ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ

С ХИМИЯ; МЕТАЛЛУРГИЯ

D ТЕКСТИЛЬ; БУМАГА

E СТРОИТЕЛЬСТВО И ГОРНОЕ ДЕЛО

F МАШИНОСТРОЕНИЕ; ОСВЕЩЕНИЕ; ОТОПЛЕНИЕ; ОРУЖИЕ И БОЕПРИПАСЫ; ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

G ФИЗИКА

H ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

(в) [аннулировано]

(г) Подраздел. Внутри разделов родственные классы условно объединяются в подразделы, которые не обозначаются индексами.

Например: Раздел А (УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ЖИЗНЕННЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА) содержит следующие подразделы:

СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ; ТАБАК

ПРЕДМЕТЫ ЛИЧНОГО И ДОМАШНЕГО ОБИХОДА

ЗДОРОВЬЕ; СПАСАТЕЛЬНАЯ СЛУЖБА; РАЗВЛЕЧЕНИЕ

КЛАСС

Каждый раздел делится на классы. Классы являются вторым уровнем иерархии МПК.

(а) Индекс класса состоит из индекса раздела и двузначного числа.

Например: H01

(б) Заголовок класса отражает содержание класса.

Например: H01 ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

(в) Указатель содержания класса. Некоторые классы снабжены кратким перечнем относящейся к ним тематики.

ПОДКЛАСС

21. Каждый класс содержит один или более подклассов. Подклассы представляют собой третий уровень иерархии МПК.

(а) Индекс подкласса состоит из индекса класса и заглавной буквы латинского алфавита.

Например: H01S

(б) Заголовок подкласса с максимальной точностью определяет содержание подкласса.

Например: H01S УСТРОЙСТВА СО СТИМУЛИРОВАННЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

(в) Указатель содержания подкласса. Большинство подклассов снабжено кратким перечнем относящихся к ним тематик. Электронная версия МПК позволяет пользователю просматривать содержание подкласса в порядке усложнения тематики (см. п. 52).

(г) Подзаголовок. Если большая часть подкласса относится к общей тематике, перед началом этой части может вводиться подзаголовок, определяющий эту общую тематику.

ГРУППА

22. Каждый подкласс разбит на подразделения, которые в дальнейшем именуются группами. В свою очередь группы делятся на основные группы (т.е. четвертый иерархический уровень Классификации) и подгруппы (т.е.более низкие уровни иерархии по сравнению с уровнем основных групп Классификации).

(а) Индекс группы МПК состоит из индекса подкласса, за которым следуют два числа, разделенные наклонной чертой.

(б) Индекс основной группы состоит из индекса подкласса, за которым следует одно-, двух- или трехзначное число, наклонная черта и два нуля.

Например: H01S 3/00

(в) Заголовок основной группы точно определяет тематическую область, внутри содержания своего подкласса, которая считается целесообразной для проведения поиска. В МПК текст и индексы основных групп выделены жирным шрифтом.

Например: H01S 3/00 Лазеры

(г) Индекс подгруппы — Подгруппы расположены в классификационной схеме так, как будто их номера являются десятичными дробями числа, стоящего до наклонной черты. Например, подгруппа с индексом 3/036 должна стоять после подгруппы 3/03, но перед подгруппой 3/04; подгруппа с индексом 3/0971 должна находиться после подгруппы 3/097, но перед подгруппой 3/098.

Например: H01S 3/02 Лазеры

Подгруппы в схеме МПК размещены в порядке их номеров в виде дроби с изменяемым знаменателем (числитель обозначает индекс главной группы и не изменятся). Например, 3/036 располагается за 3/03 и перед 3/04, а 3/0971 – после 3/097 и перед 3/098.

(д) Заголовок подгруппы точно определяет тематическую область в пределах объема ее основной группы, в которой считается наиболее целесообразным проведение поиска. Перед заголовком подгруппы ставится одна или более точек, которые определяют иерархическое положение подгруппы (или степень ее подчиненности основной группе), т.е. указывают на то, что каждая подгруппа является подразделением, подчиненным ближайшей вышестоящей рубрике, имеющей на одну точку меньше

ПОЛНЫЙ КЛАССИФИКАЦИОННЫЙ ИНДЕКС

Полный классификационный индекс состоит из комбинации символов, используемых для обозначения раздела, класса, подкласса и основной группы или подгруппы.

12.Характеристика патентно-информационных ресурсов. Краткая характеристика основных особенностей баз данных и поисковых систем, наиболее часто используемых для поиска патентной информации.

При проведении патентных исследований используется широкий круг источников патентной, научно-технической, в том числе конъюнктурно-экономической информации. Правильный выбор источников информации непосредственно влияет на качество и достоверность всех патентных исследований, а также на стоимость их проведения.

Выбор источников информации осуществляется с учетом задач проведения патентных исследований, наличия информационных источников в стране, оперативности выхода в свет источника информации, информативности источника и характера информации в источнике. В первую очередь используется реферативная информация о последних достижениях науки и техники, издаваемая ВИНИТИ и ВНИИПИ, полные описания к авторским свидетельствам и патентам, отчеты по НИР и ОКР о патентных исследованиях, официальные нормативные материалы, стандарты, технические условия, конъюнктурно-экономическая информация (проспекты, каталоги, фирменные справочники и т.п.) и другая научно-техническая литература.

Отечественная патентная документация в электронном виде доступна для поиска на сайте Роспатента в следующих поисковых БД:

• RUPAT и RUPAT OLD – полнотекстовые БД описаний к отечественным охранным документам на изобретения;

• RUPATABRU – реферативная БД российских заявок и патентов на изобретения (на русском языке);

• RUPATABEN – реферативная БД российских патентов на изобретения на английском языке;

• RUPM – полнотекстовая БД российских полезных моделей;

• RUPMAB – реферативная БД российских полезных моделей.

Мировая патентная документация наиболее широко представлена в крупнейшей мультинациональной патентной БД Espacenet Европейского патентного ведомства, содержащей данные о документах более 90 промышленно развитых стран мира, включая документы всех стран и организаций минимума документации РСТ.

При необходимости проводить поиск в полных текстах патентных документов следует учитывать, что БД Espacenet является реферативной, и полнотекстовый поиск в ней возможен только в массивах ЕР (европейские заявки) и WO (заявки РСТ). Для остальных документов БД Espacenet полнотекстовый поиск не предусмотрен, хотя возможен просмотр многих патентных документов в том или ином полнотекстовом формате.

Стратегия поиска после определения предмета (объекта) и области поиска включает выбор очередности обращения к поисковым массивам, подход к составлению поискового запроса, процедуру изменения поискового запроса в зависимости от получаемых результатов, принятие решения о завершении поиска.

Поиск в электронных массивах может проводиться с использованием различных автоматизированных поисковых систем с доступом как к внутренним, так и к внешним БД, в онлайновом режиме (удаленного доступа) или на CD-ROM.

Стратегия компьютерного поиска составляется с учетом поисковых возможностей выбранной БД. Как правило, все машиночитаемые патентные БД предполагают возможность поиска по рубрикам МПК, ключевым словам, по меньшей мере, в названии и реферате, основным юридически значимым датам, именам и названиям изобретателей и патентовладельцев и другим поисковым терминам.

Предлагаемый порядок не является универсальным. Очередность просмотра документации может изменяться в зависимости от конкретной тематики, предшествующего опыта поиска в ней и дополнительной информации.

13.Процедура поиска патентной информации в БД Роспатента. Процедура поиска патентной информации Российский сегмент Интернет-сервиса esp@cenet.

RUPAT и RUPAT OLD – полнотекстовые БД описаний к отечественным охранным документам на изобретения;
RUPATABRU – реферативная БД российских заявок и патентов на изобретения (на русском языке);
RUPATABEN – реферативная БД российских патентов на изобретения на английском языке;
RUPM – полнотекстовая БД российских полезных моделей;
RUPMAB – реферативная БД российских полезных моделей.

14.Классификация объектов интеллектуальной собственности в российском законодательстве. Краткая характеристика объектов интеллектуальной собственности согласно ГК Российской Федерации.

Результаты интеллектуальной деятельности ("интеллектуальная собственность") включают в себя три вида объектов, имеющих различный правовой режим:

1) результаты творческой деятельности, охраняемые патентным правом (изобретения, полезные модели, промышленные образцы);

2) средства индивидуализации юридического лица, продукции, выполняемых работ или услуг (фирменное наименование, товарный знак, знак обслуживания, наименование места происхождения товара);

3) результаты творческой деятельности, охраняемые авторским правом (произведения науки, литературы и искусства, программы для электронных вычислительных машин (далее - ЭВМ), базы данных, топологии интегральных микросхем и тому подобное).

Все указанные объекты обладают общими признаками:

являются результатом творческой (мыслительной, интеллектуальной) деятельности;
являются совокупностью имущественных и неимущественных прав;
используются в течение длительного периода времени;
могут служить источником получения дохода.

В России с 1 января 2008 года вступила в силу 4 часть Гражданского Кодекса (в соответствии с федеральным законом от 18.12.2006 № 231-ФЗ), далее ГК РФ, раздел VII «Права на результаты интеллектуальной деятельности и средства индивидуализации», который определяет интеллектуальную собственность как список результатов интеллектуальной деятельности и средств индивидуализации, которым предоставляется правовая охрана. Таким образом, согласно ГК РФ интеллектуальной собственностью являются]:

произведения науки, литературы и искусства;
программы для электронных вычислительных машин (программы для ЭВМ);
базы данных;
исполнения;
фонограммы;
сообщение в эфир или по кабелю радио- или телепередач (вещание организаций эфирного или кабельного вещания);
изобретения;
полезные модели;
промышленные образцы;
селекционные достижения;
топологии интегральных микросхем;
секреты производства (ноу-хау);
фирменные наименования;
товарные знаки и знаки обслуживания;
наименования мест происхождения товаров;
коммерческие обозначения.

Одним из научных учреждений в России, занимающимся вопросами интеллектуальной собственности, является Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный институт промышленной собственности»(ФИПС). Одним из центральных учебных заведений в этой области является Российская государственная академия интеллектуальной собственности.

15.Понятие изобретения. Виды изобретений. Условия патентоспособности (критерии) изобретений. Приоритет изобретений. Льгота по новизне. Заявочные материалы на изобретение. Краткая характеристика элементов заявочных материалов на изобретение. Значение формулы изобретения.

Изобретение — созданное человеком средство (способ) для управления силами природы, с помощью которого по-новому и нетривиальным образом решается какая-либо проблема в любой области человеческой деятельности. Результат творческой (эвристической) деятельности, основанной на интуиции, знаниях и жизненном опыте, которые поддерживают методы изобретательского творчества.

Изобретения бывают различных видов: основные, дополнительные, комбинационные, комплексные, пионерские, перспективные и служебные.

Условия патентоспособности изобретения

Техническое решение способно к правовой охране (патентоспособно) в качестве изобретения, если оно соответствует следующим условиям патентоспособности:

новизна — до даты подачи заявки (приоритета) заявленное техническое решение не было частью уровня техники;
изобретательский уровень — сведения о влиянии особенностей технического решения на достигаемый с их помощью технический результат не были частью уровня техники;
промышленная применимость — техническое решение осуществимо на практике и пригодно по заявленному назначению.

По общему правилу уровень техники включает любые сведения, ставшие общедоступными где-либо в мире до даты подачи (приоритета) заявки. Исключительно в целях оценки новизны уровень техники дополнительно включает сведения, которые могут стать общедоступными в результате публикации сведений о другой российской заявке с более ранним приоритетом.

Послабления в отношении новизны изобретения (исключения из общего правила определения уровня техники):

льгота по новизне — патентованию не могут помешать сведения, исходящие от авторов изобретения и ставшие общедоступными за шесть месяцев и менее до даты подачи (приоритета) заявки; бремя доказывания происхождения этих сведений лежит на заявителе;

селективные изобретения — известность широкого класса химических соединений не порочит новизну более узкой группы химических соединений, которые ранее не были специально получены и исследованы, если у последних обнаружены свойства, не характерные для известного класса.

В отличие от многих промышленно-развитых государств (прежде всего, европейских), в России способы лечения, диагностики и профилактики не изъяты из числа решений, считающихся промышленно применимыми.

Право приоритета

Согласно российскому законодательству патент получает не тот, кто первым изобрёл, а тот, кто первым подал заявку на получение патента, или тот, чья заявка имеет более ранний приоритет.

Любые сведения, ставшие частью уровня техники после даты приоритета, не могут порочить новизну и изобретательский уровень (но могут порочить «промышленную применимость», например, если станет известно, что изобретение неосуществимо или не может быть использовано по назначению).

Приоритет изобретения может устанавливаться:

по дате подачи первой заявки в любом государстве Союза по охране промышленной собственности (конвенционный приоритет) — подача заявки в любом государстве Союза позволяет закрепить приоритет, и воспользоваться им в любом другом государстве Союза в течение 12 месяцев;
по дате подачи более ранней заявки (т. н. внутренний приоритет) — приоритет заявки может быть установлен по дате подачи более ранней российской заявки, в этом случае последняя автоматически признается отозванной;
по дате приоритета первоначальной заявки — приоритет выделенной заявки может быть установлен по дате приоритета первоначальной заявки;
по дате поступления дополнительных материалов — после получения уведомления экспертизы о невозможности принятия дополнительных материалов к рассмотрению и соответствующего предложения, заявитель в течение трёх месяцев может подать отдельную заявку с испрашиванием приоритета по дате поступления дополнительных материалов;
по дате экспонирования (выставочный приоритет).

Весь комплекс документов, сосредоточенный в единицах хранения заявочных материалов на изобретения состоит из двух частей:

документы, отражающие сущность технического решения, предложенного изобретения; условно их можно отнести к документам личного происхождения, т.к. они готовятся и составляются самими авторами и отражают творчество авторов изобретений;
документы по рассмотрению заявок на изобретения в патентном ведомстве.

В состав заявочных материалов на изобретение входят следующие документы:

заявление о выдаче авторского свидетельства или патента;
описание изобретения с формулой изобретения;
чертежи, схемы, рисунки, акт испытаний и другие материалы, иллюстрирующие предполагаемое изобретение;
список авторов с указанием места работы и домашних адресов;
приоритетная справка;
отзыв о полезности;
патент (авторское свидетельство) или копия;
справка о творческом участии каждого из соавторов в создании изобретения;
аннотация (реферат), содержащая краткое изложение описания и формулы изобретения;
заключение о новизне технического решения, включая сведения о проведенных патентных исследованиях;
документ о возможности открытой публикации сведений об изобретении (акт экспертизы, заключение);
отредактированный текст описания изобретения к авторскому свидетельству или патенту;
решения экспертов;
возражения авторов;
решения повторной и контрольной экспертизы;
переписка и др. документы.

Предмет охраны и её границы определяются независимыми пунктами формулы изобретения, содержащейся в патенте. Описание изобретения и фигуры чертежей привлекаются лишь для толкования формулы изобретения. Название изобретения правового значения не имеет. Реферат служит только для информационных целей и для толкования формулы изобретения не применяется.

16.Понятие полезной модели. Условия патентоспособности (критерии) полезной модели. Краткая сравнительная характеристика с изобретениями. Заявочные материалы на полезную модель. Краткая характеристика заявочных материалов.

Полезная модель — сходный с изобретением нематериальный объект интеллектуальных прав (техническое решение), относящийся к устройству. Для полезных моделей установлены менее строгие условия патентоспособности, сокращенные сроки и упрощенные процедуры рассмотрения заявки. Платой за эти преимущества является сокращенный срок действия патента — 10 лет (с возможностью продления еще на 3 года).

Объектоспособными результатами интеллектуальной деятельности, охраняемыми в качестве полезных моделей, могут быть только технические решения, относящиеся к устройствам. В отличие от изобретений, технические решения, относящиеся к способам не могут быть объектом полезной модели, также как и продукты, не подпадающие под определение "устройство" (например, штаммы и вещества).

Срок действия патента — 10 лет, с возможностью продления на 3 года.

Условия патентоспособности — промышленная применимость и новизна совокупности существенных признаков (отсутствие в уровне техники сведений об идентичном техническом решении). При определении соответствия полезной модели условию патентоспособности "новизна" несущественные признаки (то есть не влияющие на технический результат) игнорируются или обобщаются до степени, позволяющей признать их существенными.

В отличие от изобретений в уровень техники не включаются сведения об открытом применении идентичного технического решения за пределами Российской Федерации, однако это не должно создавать иллюзию патентоспособности любых технических решений, не применявшихся в России, ибо, как правило, любое открытое применение сопровождается публикациями в общедоступных источниках.

В части изъятий из патентной охраны, субъектов права, способов распоряжения исключительными правами и объема правовой охраны право на полезную модель мало отличается от права на изобретение.

Сравнительные преимущества полезной модели

Главное преимущество полезной модели состоит в том, что при прочих равных условиях патент на полезную модель менее уязвим, в связи с отсутствием требования "изобретательский уровень".

Российское патентное законодательство не позволяет получить патент на полезную модель и на изобретение в отношении одного и того же технического решения, или преобразовать патент на изобретение в патент на полезную модель в случае оспаривания, однако комбинированию Евразийского патента и российского патента на полезную модель ничто не препятствует.

Немаловажным преимуществом полезной модели являются сокращенные процедурные сроки. В среднем регистрация патента на полезную модель занимает 6 месяцев (патента на изобретение — минимум 1,5 года, считая с даты подачи заявки до даты публикации сведений о патенте в официальном бюллетене), а риск непредвиденного затягивания делопроизводства — существенно меньше.

Широкое распространение в России получила практика одновременной подачи заявок на идентичные изобретения и полезные модели, что позволяет сравнительно быстро получить патентную охрану, после чего по требованию экспертизы, вместо патента на полезную модель, может быть выдан патент на изобретение.

Сравнительные недостатки полезной модели

Отсутствие какой-либо проверки полезных моделей на соответствие условиям патентоспособности в России (и в мире) приводит к злоупотреблению патентными правами, то есть к недобросовестному получению патентной охраны на технические решения, не имеющие новизны и, часто, уже присутствующие на рынке. Отсутствие конструктивной критики приводит и к тому, что авторы (заявители) лишаются возможности доработать свое техническое решение до публикации сведений о нем или сузить объем своих притязаний сообразно с уровнем техники, чтобы избежать патентования уже известных технических решений, либо использования охраняемых технических решений третьих лиц.

Необходимые документы для подачи на регистрацию патента на полезную модель:

заявление установленного образца, для подачи в Роспатент.

описание полезной модели полностью раскрывающие её

основанная на описании формула полезной модели.

все чертежи, которые помогут раскрыть сущность полезной модели.

реферат полезной модели.

17. Принципы проектирования коммутационных систем аппаратов.

Общий порядок проектирования контактов

1 Выбор форм главных и вспомогательных коммутационных контактов.

2 Выбор материала и определение размеров контактов.

3 Определение силы конечного контактного напряжения, температуры нагрева контактов, переходного сопряжения, падения напряжения на контактах при нормальном режиме работы.

4 Проверка возможностей контактного узла, по величине допустимого тока Iдоп.

5 Определение тока сваривания Iсв., силы электродинамического отброса в контактах Fэду и электродинамическую устойчивость.

6 Определение параметров вибрации контактов, разработка мероприятий по её уменьшению.

7 Определение электрической износостойкости коммутирующих контактов по заданной механической износостойкости.

8 Корректировка размеров контактов, определение провалов контактов.

9 Определение параметров надёжности коммутирующих контактов.

10 Расчёт контактных пружин.

11 Конструктивная проработка контактного узла.

18. Основные требования к контактам коммутационных аппаратов. Материалы, применяемые для контактов коммутационных аппаратов.

Требования к коммутационным контактам.

-Температура коммутирующих контактов не должна быть выше предельно допустимой по ГОСТу.

- Контакты должны быть установлены к тепловому и динамическому действию токов КЗ.

-При работе аппарата в номинальном рабочем режиме, а также при наиболее предельных токах электрический и механический износ контактов должен быть минимальным

Выбор материалов и определение размеров контактов

1 Высокая электропроводность

2 Дугостойкость

3 Стойкость против коррозии

4 Недефицитность

Материалов, удовлетворяющих всем требованиям – нет, поэтому необходимо подбирать такой материал, свойства которого в наибольшей степени отвечают требованиям в конкретных условиях.

К контактной системе предъявляются следующие требования:

температура коммутирующих контактов не должна быть выше предельно допустимой по ГОСТу
контакты должны быть устойчивы к тепловому и динамическому действию токов КЗ
при работе аппарата в номинальном рабочем режиме, а также при наиболее предельных токах электрический и механический износ контактов должен быть минимальным
вибрация контактов должна быть не больше допустимой

Основные требования, предъявляемые к материалам контактов:

высокая электропроводность
дугостойкость
стойкость против коррозии
недефицитность

Рекомендации по выбору материалов для категорий аппаратов:

РЕЛЕ

Для контакта реле, работающих для токов меньших тока дугообразования, применяются драгоценные металлы и их сплавы (серебро, палладий, золото).

Для контактов реле, работающих при токах больших тока дугообразования, применяются твёрдые тугоплавкие металлы и их сплавы типа твёрдых растворов. (Вольфрам, молибден, кремний, платина-иридий, палладий-серебро)

КОНТАКТОРЫ И АВТОМАТЫ

Выбор материалов для контактов определяется:

а) величиной тока

б) напряжением на контактах

в) индуктивностью отключаемой цепи

г) частотой коммутации в час

д) продолжительностью включения, кратностью включения-отключения токов по отношению к номинальному значению

Выбор материалов определяется типом дугогасительного устройства и геометрией контакта. Для контакторов и автоматов при коммутируемых токах от одного до нескольких десятков ампер наиболее износостойким является серебро и сплавы серебра. Для контакторов, где коммутирующие токи несколько десятков ампер и более, являются металлокерамические композиции. Износостойкость металлокерамических композиций возрастает при увеличении процентного содержания тугоплавкого элемента, а также при уменьшении размеров частиц порошка металла (мелко дисперсная структура).

Кроме металлокомпозиций, в качестве металла контактов применяют также медь: для лёгкого режима работы – рекомендуется медь мягкая, лужёная; для средних режимов – медь средняя, лужёная; для тяжёлых режимов – медь кадмиевая, твёрдотянутая.

19. Выбор оптимальных параметров и конструктивных форм коммутирующих контактов.

Выбор конструктивных форм контактов
Существует большое разнообразие конструктивных форм контактов. Наиболее распространёнными являются:

1 контакты с плоскими консольными пружинами

2 мостиковые контакты

3 рычажные контакты (пальцевые)

4 втычные контакты

5 розеточные контакты

6 двух и более ступенчатые

7 параллельные контакты на один полюс

Выбор формы контактной поверхности

Форма контактной поверхности (точка, линия) – это условные термины, фактически речь идёт о количестве элементарных площадей контактирования:

а) точечный контакт целесообразно применять при малых токах, т.е. доли – единицы ампер.

б) линейный контакт целесообразно применять при больших токах (сотни ампер) при одинаковых силах нажатия.

в) Плоскостной контакт целесообразно применять при больших токах, измеряемых в сотни ампер.

Определение размеров коммутирующих контактов и контактных накладок

Геометрические размеры коммутирующих контактов зависят от:

1) величины номинального тока

2) конструкции контактной системы

3) частоты коммутации тока, ПВ, времени горения электрической дуги.

Существует большое разнообразие конструктивных форм контактов. Наиболее распространёнными являются

контакты с плоскими консольными пружинами
контакты
рычажные контакты (пальцевые)
втычные контакты
розеточные контакты
двух и более ступенчатые
параллельные контакты на один полюс

Из низковольтных аппаратов наибольшее распространение получили первые три вида.

Контакты с плоскими консольными пружинами применяются в слаботочных реле.

Мостиковые контакты целесообразно применять при напряжениях 24÷48 В постоянного тока и 220÷380 В переменного тока. Они обеспечивают двукратный разрыв электрической цепи на полюс, что улучшает условия гашения дуги. Преимущества мостиковых контактов: упрощаются кинематические схемы, можно применять прямоходовые механизмы, отсутствует гибкая связь, что повышает надёжность контактного узла. Недостаток: необходимо создание удвоенной силы контактного нажатия.

Рычажные контакты применяются в сильноточных аппаратах при любых уровнях напряжения, в большинстве случаев в контакторах воздушного автоматического выключателя.

При больших токах, несколько сот ампер, и наличии дугогасительного устройства, преимущество двукратного разрыва сказывается несущественно, поэтому с целью упрощения конструкции применяют однократный разрыв цепи.

В некоторых случаях в сильноточных аппаратах применяются многоступенчатые аппараты, содержащие дугогасительные и главные контакты. Это позволяет повысить надёжность контактного узла, но привод должен обеспечивать последовательность включения и отключения. При включении вначале замыкаются дугогасительные контакты, а затем главные. При отключении вначале размыкаются главные контакты, и на них недолжна, возникать дуга, а затем размыкаются дугогасительные контакты.

При высоких напряжениях целесообразно применять ряд последовательных разрывов на один полюс. Например, для выключения на 500 кВ может быть 12 последовательных разрывов на полюс, на 750 кВ – 16 последовательных разрывов.

Среди основных параметров контактных систем выделяют:

форму контактной поверхности
размеры коммутирующих контактов и контактных накладок
размеры рычажных контактов

Форма контактной поверхности определяется исходя из условий эксплуатации контактной системы. Точечный контакт целесообразно применять при малых токах, т.е. доли – единицы ампер. Требуется малая сила контактного нажатия, в этом случае необходимо применение драгоценных металлов.

Линейный контакт целесообразно применять при больших токах (сотни ампер) при одинаковых силах нажатия. Переходное сопротивление линейных контактов меньше, чем плоскостных. Узкая плёнка контактирования создаёт условия для стирания окислов контактного металла в процессе скольжения одного контакта по другому.

Плоскостной контакт целесообразно применять при больших токах, измеряемых в сотни ампер, условия удаления плёнки окислов с поверхности здесь хуже, чем у линейного, однако, вследствие большой силы контактного нажатия поверхность в нескольких местах очищается от плёнки окислов и образуется зона чистого металла.

Геометрические размеры коммутирующих контактов зависят от:

величины номинального тока
конструкции контактной системы
частоты коммутации тока, продолжительность включения, времени горения электрической дуги

Если в конструкции контактного узла целесообразно использовать прямоугольную накладку, то поступают следующим образом: зная величину номинального тока, определяют диаметр круга накладки, затем - сечение круглой накладки по формуле:

Затем подбирается стандартное значение размеров контактной накладки. Высота h приводится в ряду предпочитаемых чисел.

На данном этапе фактически определяются предварительные размеры контактных накладок, окончательные размеры устанавливаются после расчёта электрической износостойкости.

Размеры поперечного сечения подвижного контакта можно производить по электрической плотности тока, в диапазоне токов от 20А до 1000А она может составлять

Принимая конкретное значение плотности тока для заданного номинального тока, производится расчёт площади поперечного сечения подвижного контакта:

Меньшее значение целесообразно применять для длительных режимов работы, а большее значение – для повторно-кратковременного и кратковременного режимов работы. Для повышения износостойкости на рычажных контактах могут устанавливаться контактные накладки (прямоугольные, квадратные, например из металлокерамики).

20. Определение силы контактного нажатия коммутирующего контакта.

Известно, что все аппараты должны иметь перегрузочную способность, поэтому, рассчитанная сила конечного контактного нажатия, должна обеспечивать нормальную работу контактного узла, при всех возможных режимах. В частности, необходимо предусматривать, чтобы исключалось сваривание контактов, их отброс вследствие действия ЭДУ в контактных площадках, а также значительная вибрация, при их включении.

Расчёт производится по теоретической зависимости:

где: – сила контактного нажатия, приходящаяся на одну элементарную площадку; – число элементарных площадок (для точечного контакта – = 1, для линейного – = 2, для плоскостного – = 3); – это ток, на который рассчитывается сила контактного нажатия, А; – твёрдость материала контакта по Бринеллю (кгс/см2); А – число Лоренца; – удельная усредненная теплопроводность материала контактов; – температура контакта в удалённой от контактной площадки точке; – температура нагрева контактных площадок; =+ , где - превышение температуры контактной

площадки по отношению к температуре нагрева контактора.

Если режим работы аппарата длительный, то ток для длительного режима.

Если режим работы – повторно – кратковременный, то для расчёта силы необходимо вначале определить эквивалентный ток:

где: ПВ% - продолжительность включения согласно техническому заданию; Ζ - частота включения-отключения в час

Под эквивалентным током понимается ток, который вызвал бы тот же нагрев токоведущих деталей, что и отключаемый реальный номинальный ток при длительном протекании, в совокупности с дополнительным нагревом контактов электрической дугой.

Если эквивалентный ток меньше номинального, то при расчётах используется номинальный ток. Если эквивалентный ток больше номинального, то расчёт производится по эквивалентному току.

21. Определение переходного сопротивления контактов.

Переходное сопротивление контактов, как правило, определяется несколькими методами:

Определение переходного сопротивления контактов по теоретической зависимости

где – удельное электрическое сопротивление материала контактов, приведённое к температуре нагрева контактных площадок

;

– число контактных площадок; –радиус круглой элементарной площадки, зависящий от вида деформации

При пластической деформации:

При упругой деформации:

– радиус сферы элементарной контактной площадки, см; – модуль упругости материала, кгс/см

Было установлено, что при незначительных усилиях нажатия, до 0,01 Н имеет место упругая деформация микровыступов, при увеличении нажатия до 0,1 – 0,15Н, начинается уже пластическая деформация, следовательно, происходит упрочение материала, и она имеет место при увеличении силы нажатия до сотен ньютонов, после чего опять имеет место упругая деформация.

После расчёта , подтверждение о характере деформации на втором этапе расчёта, можно получить по величине среднего давления:

Если среднее давление меньше твёрдости контакта материала, , то деформация считается упругой. Если , то деформация считается пластической.

Определение по формуле, основывающейся на опытных данных

где: – коэффициент, учитывающий материал и состояние контактов поверхности (см. табл. значений); 0,102 – переводной коэффициент, из Н в кгс; – сила конечного контактного нажатия, Н; – коэффициент, учитывающий конструктивную форму контактной поверхности:

- для точечного контакта - =0,5

- для линейного контакта - =0,5 ÷ 0,7

- для плоскостного контакта - = 0,7 ÷ 1,0

- температурный коэффициент возрастания сопротивления материала контактов

Определение по графическим зависимостям

На большем всегда будет большее падение напряжения, следовательно, будет и больший нагрев контактных площадок.

22. Определение напряжения и температуры нагрева коммутирующих контактов

Падение напряжения на контактах определяется по закону Ома:

В существующих конструкциях аппаратов падание напряжения на свежезачищенных контактах должно находиться в следующих пределах:

а) маломощные реле:, где – падение напряжения, соответствующее рекристаллизации материала контактов;

б) аппараты распределения и управления электрической энергией до 1000В:

- для контактов, работающих в воздухе: мВ

- для контактов, охлаждаемых водой: мВ

в) аппараты распределения энергии выше 1000 В: мВ

Предельные падения напряжения при окисленных контактах допускаются до 300мВ.

В любом случае, падение напряжения на контактах должно быть меньше напряжения рекристаллизации. Кроме напряжения рекристаллизации, используется температура рекристаллизации. По установленной величине падения напряжения на коммутирующих контактах определяется превышение температуры в контактных площадках.

23. Определение допустимого тока через коммутирующие контакты.

Допустимый ток фактически характеризует возможности контактного узла на заданный режим работы с учётом принятого материала контактов, конструктивной формы контактной поверхности, принятого значения и др.

Величина допустимого тока рассчитывается по формуле:

Полученное значение допустимого тока необходимо сопоставить с предельным током для контактного узла в соответствии с категорией применения аппаратов, а также с учётом режима коммутации (нормальный, редкий). В любом случае, должно выполняться условие:

Если это условие не выполняется или допустимый ток существенно больше предельного, то контактный узел спроектирован нерационально. Для определения рациональных параметров контактного узла необходимо все расчёты повторить, начиная с пересмотра выбора материала.

24. Определение величины тока сваривания контактов.

– коэффициент, характеризующий увеличение контактной площадки в процессе нагревания, который зависит от силы и от времени импульса тока ( находится в пределах от 2 до 4); – характерный коэффициент, определяется по формуле:

Этот способ даёт значительные погрешности, применяется при небольших силах нажатия.

Эта экспериментальная формула даёт хорошее совпадение расчётных и экспериментальных данных по , для маломощных одноточечных серебряных и медных контактов.

– это напряжение, соответствующее плавлению контакта материала

Полученные значения тока сваривания сопоставляются между собой и для дальнейших расчётов принимают меньшее значение. Принятое это значение тока сваривания сопоставляется с возможным током к.з. при работе аппарата или с предельным током для соответствующей категории применения аппаратов, при этом должно выполняться условие:

;

25. Мероприятия по повышению устойчивости контактов против сваривания.

а) повышение силы конечного контактного нажатия.

б) уменьшение вибрации контактов при включении и выключении.

в) ускорение процесса возрастания силы нажатия после замыкания контактов.

г) компенсация отбрасывающего давления электродинамических сил:

– предельный ток для заданной категории применения аппарата или ток к.з.; S1 – поперечное сечение контактной детали; S – сечение площади смятия:

Эта сила Fэду возникает в контактных площадках при замкнутых контактах, за счёт стягивания линий тока в контактных площадках.

д) изменение формы контактной поверхности.

Точечный контакт сваривается при меньших токах, чем линейный, а линейный контакт – при меньших токах, чем плоскостной.

е) разделение контактов на ряд параллельных.

Парные контакты свариваются при токах ≈ в два раза больше чем одинарных.

При этом распределение тока в контактах следует определять по формуле:

, А

где – коэффициент неравномерности ; – число параллельных ветвей

Существуют способы увеличения устойчивости контактов против сваривания за счет рационального использования материалов:

а) применение разнородных материалов для контактов;

б) использование металлокерамических контактов, содержащих графит;

в) использование мелкодисперсных металлокерамических контактов.

26. Износостойкость контактов. Расчётные зависимости для определения электрической износостойкости.

Общие положения

Износ контактов зависит от многих факторов и происходит при замыкании и размыкании.

Износостойкость зависит от:

а) условий работы:

род тока (постоянный, переменный)
напряжение источника питания
величина тока
характер нагрузки (активная, слабо инд., сильно инд.)
частота включений в час
среда (воздух, масло, спец. газовая среда и др.)

б) конструкции аппарата:

время коммутации
вибрация контакта
конструктивная форма контакта
напряжённость магнитного поля в межконтактном промежутке (увеличение напряжения больше оптимального приводит к выбрасыванию мостика расплавленного металла ЭДУ и повышению износа)
скорость движения контактов (скорость движения при включении и скорость движения при отключении)

Мерой износа контактов является уменьшение провала контактов (линейный износ), а также объём и масса удаляемого с контактной поверхности металла.

Электрическая износостойкость или гарантируемое число коммутаций в общем случае определяется по формуле:

, или ,

где – объём изнашиваемого металла двух контактов, см3; – удельный объёмный износ при одном размыкании и одном замыкании; – плотность материала; – удельный массовый износ при одном замыкании и одном размыкании.

При решении прямой задачи обычно задаются и определяют изнашиваемый объём. принимают на основании заданной механической износостойкости, которая определяется по классу механической износостойкости в рамках технического задания. В идеальном случае мы должны стремиться к выполнению условия:

т.е., чтобы электрический аппарат и все его узлы работали до полного износа.

27. Основные требования к изоляции электрических аппаратов.

Изоляция аппарата имеет требуемые изоляционные и механические свойства и должна сохранять их на высоком уровне в процессе нормальной эксплуатации под действием тепла, электрической дуги и влаги. Обычно сопротивление изоляции сухого аппарата более 100МОм. Если оно меньше, то аппарат очень влажный или изоляция недоброкачественная.

Изоляцию необходимо обеспечить:

-между частями, находящимися под напряжением и заземляющими частями.

-между токоведущими частями соседних полюсов.

-между токоведущими деталями одного полюса, имеющего различные электрические потенциалы при полностью разомкнутых контактах.

Электрическая изоляция необходима обеспечивать:

Между частями находящимся под напряжением и заземленными частями
Между токоведущих частей соединенных полюсов
Между токоведущими частями деталей одного полюса, имеющего различные электрические потенциалы при полностью разомкнутыми контактами
Расстояние, зазоров, промежутков в окружающей среде
Размеры по поверхности и габаритных размеров изоляционных элементов определяющих расстояние утечки разрядники расстояния
Толщина изоляции деталей изоляторов прокладок барьеров

28. Выбор и расчет электрической изоляции низковольтных и высоковольтных аппаратов.

Характерные изоляционные промежутки в зависимости от конфигурации электрического поля, заменяют эквивалентной формой электродов типа: игла-игла, игла-плоскость, плоскость-плоскость и др.

По величине номинального напряжения определяется величина испытательного сухоразрядного напряжения с учётом условий работы.

По величине испытательного напряжения и значениям коэффициентов определяется величина пробивного напряжения.

По экспериментально полученным зависимостям для соответствующей конфигурации электродов и среды, определяется необходимое расстояние S1 и S2 и т.д.

Для повышения надёжности низковольтного аппарата возникает желание увеличить изоляционные расстояния, однако чрезмерное увеличение этих расстояний приводит к увеличению габаритов, массы, стоимости аппаратов. Целесообразно руководствоваться минимальными расстояниями, которые регламентированы ГОСТ, для аппаратов низкого напряжения общепромышленного применения в зависимости от назначения цепи или аппарата, в зависимости от образования дуги при номинальных напряжениях от 100 до 600 В, минимальные электрические зазоры могут быть от 4 до 7 мм, а расстояния утечки – от 5 до 22 мм.

При выборе изоляционной конструкции необходимо учитывать, что изоляция зависит не только от свойств материала, но и от наличия пыли, особенно влаги на поверхности. Для уменьшения габаритных размеров аппаратов и исключения непрерывного покрова токопроводящих осадков целесообразно на изоляционных деталях предусматривать ребра, выступы, впадины.

У аппаратов, работающих в тяжёлых условиях (тяговые аппараты), для работы в условиях угольных шахт, величины расстояний необходимо предусматривать большие расстояния, чем рекомендованы в справочниках.

29. Основные функциональные свойства, классификация и основные требования к дугогасительным устройствам.

При проектировании ДУ необходимо учитывать ряд требований:

1 ДУ должно обеспечивать заданную коммутационную отключающую и включающую способность аппарата при заданных условиях работы.

2 ДУ должна обеспечивать минимальное время горения дуги с целью уменьшения износа контактов и дугогасительной камеры, если она предусмотрена.

3 При гашении дуги в ДУ не должно возникать недопустимых перенапряжений, вызывающих перекрытие изоляции.

4 ДУ должно иметь минимальные размеры, минимальный выброс пламени дуги и ионизированных газов, которые могут вызвать пробой изоляции между частями аппарата.

5 ДУ должно обеспечивать минимальный звуковой и световой эффекты.

Некоторые требования взаимно противоречивы: например, уменьшение времени горения дуги связано с увеличением перенапряжений. Поэтому в процессе проектирования дугогасительных устройств необходимо находить оптимальные решения в конкретной ситуации.

Дугогасительные устройства делятся на:

аппараты на небольшие токи и низкие напряжения до 220 В, главным образом элементы автоматики (электромеханические реле и др.)
аппараты на напряжение до 1000 В – коммутационные аппараты распределения энергии и управления приемниками энергии (автоматические выключатели, плавкие предохранители, контакторы, контроллеры, реостаты, первичные реле, командо-аппараты и др.)
аппараты высокого напряжения – коммутационные аппараты распределения энергии (выключатели, предохранители и др.)

Дугогасительные устройства воздушных выключателей можно классифицировать:

по типу дутьевых систем
по способу приведения в движение подвижных дугогасительных контактов:

с приводом, расположенным отдельно от дугогасительного устройства;
с пневматическим приводом, встроенным непосредственно в дугогасительных устройствах.

по общей компоновке конструкции и наполнению рабочих пространств дугогасительных устройствах при операции включения и отключения;
по наличию встроенных шунтирующих резисторов: без встроенных резисторов и со встроенными резисторами.

Простейшая дугогасительная решётка, применяемая, к примеру, в секционных изоляторах может быть выполнена в виде двух пластин, расположенных под углом. Дуга, продвигаясь по пластинам, растягивается, охлаждается и гаснет.

Дугогасительные камеры применяются в автоматических воздушных выключателях, магнитных пускателях (начиная со второй величины), контакторах, электромагнитных выключателях, секционных изоляторах контактной сети, выключателях нагрузки и рубильниках, в конструкции некоторых из них предусмотрены дугогасящие устройства.

30. Определение основных геометрических параметров систем продольного газового дутья.

В выключающих аппаратах, предназначенных для отключения токов в мощных электрических цепях высокого напряжения, дугогасительное устройство является главным элементом конструкции, в котором происходит основной процесс электродугового размыкания — гашение электрической дуги и последующее восстановление электрической прочности межконтактного промежутка. Основными конструктивными параметрами таких систем являются: площадь сечения Sc и диаметр горловины dc сопла, площадь сечения и диаметр горловины вспомогательного сопла, расстояние между контактами zq, размеры элементов входной части дутьевой системы, форма контактов и диффузоров. Основным требованием при выборе оптимальных параметров дутьевых систем является минимальный расход газа, необходимый для гашения дуги, при целесообразном давлении в камере и заданных условиях восстановления напряжения. Расход газа в значительной мере определяется площадью сечения горловины сопла

где Еэф — напряженность электрического поля на эффективной части ствола дуги (во входной части сопла); — эффективная длина дуги во входной части сопла; I — действующее значение тока отключения; — давление сжатого воздуха в горловине сопла; Руд — максимальная удельная мощность, отводимая через единицу площади сечения горловины сопла и отнесенная к давлению в горловине сопла.

Оптимальные условия гашения дуги в таких системах в значительной степени зависят от геометрических параметров входной части (перед горловиной сопла), которые должны удовлетворять двум основным требованиям:

форма потенциального поля течения газа должна быть аэродинамически оптимальной, обеспечивающей лучшие условия коаксиальной стабилизации потоком ствола дуги;
форма электрического поля в межконтактном промежутке должна быть оптимальной, обеспечивающей максимальную электрическую прочность холодного межконтактного промежутка (без дуги).

31. Выбор числа дугогасительных разрывов выключателей высокого напряжения.

Воздушные выключатели с номинальным напряжением от 110 до 1150 кВ проектируют сериями и собирают из унифицированных частей, из которых важнейшим является дугогасительный модуль с двумя разрывами, рассчитанный на некоторое условное напряжение порядка 110-250 кВ в зависимости от давления воздуха. Число модулей, включенных последовательно, выбирают в соответствии с номинальным напряжением.
Необходимым условием удовлетворительной работы выключателей с многократным разрывом является равномерное распределение восстанавливающего напряжения между разрывами. Для обеспечения равномерного распределения напряжения между разрывами при любой частоте восстанавливающего напряжения, целесообразно применение емкостных делителей напряжения (рис.4.1.а). Эти выключатели обычно снабжают также шунтирующими резисторами, включенными параллельно каждому разрыву (рис.4.1.6). При этом в каждом разрыве необходимы небольшие гасительные устройства (обозначены 1,2,3,4) для отключения сопровождающего тока.

Создание многоразрывных выключателей на напряжение свыше 110 кВ позволило обеспечить энергосистемы коммутирующими устройствами достаточно высоких параметров (по номинальному напряжению и отключающей способности). Однако, из-за большого числа дугогасительных разрывов современных воздушных выключателей (55 — 110 кВ на разрыв) они оказываются громоздкими, трудноуправляемыми, недостаточно надежными, прежде всего по механическим причинам. Поэтому основной тенденцией совершенствования конструкции выключателей в настоящее время является сокращение числа дугогасительных разрывов (повышение напряжения на один разрыв). Ставится задача повышения напряжения на один разрыв до 300 — 350 кВ и более с тем, чтобы выключатели на номинальное напряжение 330 кВ имели всего один дугогасительный разрыв. Соответственно выключатели на напряжение 500 кВ будут иметь всего два разрыва (один дугогасительный модуль), на напряжение 1600 — 1800 кВ — шесть — восемь разрывов (три — четыре модуля). Естественно, что переход к их массовому производству возможен только на совершенно новой технологической основе. Освоение производства таких выключателей позволит решить проблему повышения надежности их работы в эксплуатации

Порядок расчета числа разрывов:

1 Определяется раствор контактов

2 Задаются скоростью расхождения контактов , используя рекомендации.

3 По исходным данным с учётом категории применения аппарата определяют:

а) предельный отключаемый ток

б) коэффициент мощности

Указанные параметры приводятся в таблице для заданной категории применения аппарата.

4 Определяется мощность отключаемой нагрузки:

, Вт

где: – начальный угол сдвига фаз между током и напряжением;

Начиная с этого пункта расчёт всех параметров, производится для двух значений отключаемых токов

5 Определяем собственную частоту отключаемой частоты, исходя из наличия кабельной сети.

6 Определяется коэффициент превышения амплитуды :

7 Определяется коэффициент схемы , который учитывает количество полюсов аппарата и схему отключаемой цепи (из справочника)

8 Определяется индуктивность отключаемой цепи

9 Определяется коэффициент

10 Определяется коэффициент , характеризующий скорость роста восстанавливающейся прочности между контактными промежутками для медных контактов.

11 В случае использования контактов из серебра, металлокерамических контактов при определении вводится поправочный коэффициент .

12 Определяется коэффициент , характеризующий максимальную скорость восстановления напряжения при апериодическом процессе восстановления напряжения

13 Определяется длина дуги на один разрыв.

14 Определяется начальная восстанавливающая прочность промежутка от величины отключаемого тока, отнесённую к моменту перехода тока через 0.

15 Определяется усреднённая величина эквивалентная сопротивлению дуги , приходящаяся на один сантиметр длины дуги.

16 Определяется число разрывов при апериодическом процессе восстановления напряжения:

В реальной конструкции аппарата число разрывов на полюс может быть равно лишь конечным значениям: поэтому расчётные значенияокругляются до целого числа в большую сторону.

17 Проверяем условие возможности перехода колебательного процесса восстановления напряжения в апериодический по формуле:

Если условие выполняется, то в рассматриваемом случае наблюдается апериодический процесс восстановления напряжения и число разрывов на полюс аппарата может быть принято .

18 Определяем каким бы было число разрывов при колебательном процессе восстановления напряжения:

Полученное расчётное значение округляется до целого числа в большую сторону.

19 После указанных расчётов выполняют мотивированное заключение:

а) – если число разрывов или > 1, но < 2 , то принимают мостиковые контакты. Если они не предусматривались ранее в токоведущем контуре, то соответственно в него вносятся коррективы.

б) – если число разрывов или < 1, то целесообразно принимать рычажные контакты, но с оговоркой. Однако если требуется упрощённая кинематическая схема аппарата, предпочтение отдаётся мостиковым контактам.

в) – если число разрывов или > 2, то приступают к расчёту специального дугогасительного устройства (дугогасительной решётки или щелевой камеры).

32. Особенности расчета дугогасительных устройств узкощелевого типа с магнитным гашением дуги.

Конструкции дугогасителей с так называемым магнитным гашением основаны на том, что в них посредством воздействия поперечного магнитного поля (направленного перпендикулярно направлению тока дуги) осуществляется поперечно-направленное движение в воздухе (газе) отдельных элементов электрической дуги. Это создает более благоприятные для гашения дуги переменного тока условия, например, за счет интенсивного тепло- и массообмена между плазмой ствола дуги и встречным потоком газа, лучших условий для восстановления электрической прочности в приэлектродных пространствах при нулевом значении тока и др.

В таких дугогасительных устройствах могут быть осуществлены следующие способы гашения дуги:
а)       деление дуги на большое число последовательных коротких дуг и гашение их при нулевом значении тока на холодных электродах;
б)      поперечное конвективное охлаждение ствола дуги в результате растягивания и перемещения его с большой скоростью в воздухе (газе);
в)       охлаждение ствола дуги в образованном стенками камеры узком щелевом канале, в который дуга загоняется поперечным магнитным полем

Как видно, в этих устройствах поперечное магнитное поле, создаваемое обычно током дуги, является средством для повышения эффективности того или иного способа воздействия на дугу окружающей среды при данных условиях.
Вместе с этим, следует отметить, что при относительно высоком давлении газа роль поперечного магнитного поля как фактора, влияющего непосредственно на микрокинетические процессы в плазме и в приэлектродных областях, весьма мала, поэтому в практических расчетах может не учитываться.
При низких давлениях роль поперечного магнитного поля в этих процессах может быть весьма существенной.
В настоящее время все более широкое применение в выключателях переменного тока высокого напряжения на номинальные напряжения до 20 кВ находят, как наиболее эффективные, дугогасители щелевого типа, поэтому дальнейшее рассмотрение вопросов теории, расчета и конструкции будет главным образом относиться к таким устройствам.
После размыкания контактов ствол дуги под влиянием поперечного магнитного поля (обычно создаваемого током гасимой дуги быстро удлиняется и затем перемещается в так называемую зон)у гашения, где изоляционные жаростойкие стенки камеры образую; узкий щелевой канал. При этом, если ширина канала меньше диаметра ствола дуги, последний деформируется, сечение его принимает форму вытянутого прямоугольника и площадь соприкосновения с поверхностью стенок увеличивается.
Благодаря этому между дугой и охлаждающими стенками создается хороший тепловой контакт, обеспечивающий интенсивный теплообмен. Механизм этого теплообмена в данном случае имеет достаточно сложный характер. Конвективный теплообмен ствола встречным потоком воздуха (газа) при этих условиях, кА показали исследования играет незначительную роль.
Для дугогасителей этого типа характерным является большое напряжение на стволе дуги, этим во многом определяется успешное гашение дуги в таких устройствах при отключении цепей переменного тока высокого напряжения. Следовательно, ВАХ дуги является одной из наиболее важных характеристик для дугогасителей данного типа.

Алгоритм расчета ДУ узкощелевого типа с магнитным гашением дуги (постоянного тока):

1) Производится выбор вида дугогасительной камеры с учётом имеющихся конструкций

2) Выбирается ширина щели и рекомендуемые значения:

3) Выполняется эскизная проработка конструкции дугогасительного устройства в определённом масштабе. По эскизу с учётом масштаба определяется площадь пластин магнитопровода системы магнитного дутья и расстояния между ними

4 Производится выбор величины напряжённости магнитного поля в зоне размыкания контактов для номинального тока, см. [1, стр.158, рис.6.14].

5 Производится проектный расчёт электромагнитной системы дугогасительного устройства. Задачами данного расчёта являются: определение диаметра сердечника системы магнитного дутья ; числа витков катушки системы магнитного дутья ; корректировка величин и . Построение зависимости напряжённости магнитного поля в магнитном зазоре от величины отключаемого тока , которая используется для определения параметров дугогасительного устройства.

Гашение дуги переменного тока в камере с продольной щелью в переменном магнитном поле применяется при больших номинальных токах (сотни ампер) главным образом у аппаратов, предназначенных для работы в тяжёлых условиях, т.е. данное ДУ применяется тогда, когда камера с решёткой не эффективна.

1 Производят выбор вида ДК, задаются ширина щели , выполняются эскизные проработки ДУ, определяют число витков катушки, размеры магнитопровода, системы магнитного дутья

Расчёт ДУ переменного тока выполняется для ряда отключаемых токов, в которых обязательно включают критические токи, номинальный ток и предельный.

Под отключаемым током в рассматриваемом случае следует понимать его действующее значение.

2 Определяем среднюю скорость движения дуги в камере для всех отключаемых токов:

3 Определяется диаметр дуги, чтобы уточнить к какому типу отнести дугогасительную камеру с широкой или узкой щелью:

4 С учётом полученного диаметра дуги производится расчёт градиента напряжения на дуге:

для камер с узкой щелью:

5 Для выбранного значения и каждого значения отключаемого тока определяют величины: и

6 Определяются коэффициенты , А0

7 Определяется приближённое значение времени гашения дуги:

где – время от начала размыкания контактов до того момента, когда в межконтактном промежутке создаются условия для нормального распределения дуги в камере, т.е. когда между контактами исчез расплавленный мостик металла и образовалось расстояние между ними, достаточное для свободного выхода дуги в камеру. Для существующих конструкций аппаратов принимается в пределах 0,01÷0,02 с.

Вторая составляющая зависит от параметров размыкающей цепи и параметров дугогасительной камеры. Это время является одной из основных величин, которая рассчитывается.

Третья составляющая – это время гашения пламени дуги, тысячные или сотые доли секунды, в расчётах следует принимать .

8 Выполняется построение зависимости

9 Проверяют для всех отключаемых токов выполнимость условия:

в момент времени

10 Расчёт восстанавливающейся прочности :

, В

где – начальная восстановительная прочность; – скорость роста восстановления прочности

где – собственная частота, Гц

11 Расчет максимальной величины восстанавливающего напряжения (при колебательном и апериодическом процессах)

12 Определяется длина дуги и стрела вылета дуги для всех отключаемых токов

13 Корректируются размеры дугогасительного устройства с учётом стрелы вылета дуги.

14 Расчёт нагрева стенок камеры и уточняется материал дугогасительной камеры.

15 Составляется мотивированное заключение о применимости ДУ с учётом выполнения следующих условий:

; ; или ;

33. Особенности конструктивного выполнения дугогасительных камер вакуумных и элегазовых выключателей

Газ плазмы электрической дуги при размыкании коммутирующих контактов разгоняется до сверхзвуковых скоростей. Поэтому, дуга, входя в решётку сильно тормозится из-за аэродинамического сопротивления. Снижение этого сопротивления производится должным конструированием дугогасительного устройства. Например, применяют решётку виде пластин, охватывающих с трёх сторон силовые контакты, а сами пластины имеют V-образный вырез для перемещения в этом вырезе подвижных коммутирующих контактов и лучшего охвата плазменного шнура дуги (кроме того V - образный вырез в пластинах придаёт ускоренное движение дуги при движении её вглубь решётки из-за возрастающего взаимодействия с дугой). Иногда пластины в решётке располагают в шахматном порядке. Аэродинамическое сопротивление для движущейся плазмы можно снизить уменьшением количества пластин внутри решётки, но при этом, для сохранения эффективности гашения дуги приходится увеличивать длину решётки, что увеличивает размеры коммутационного устройства в целом. Поэтому расстояние между пластинами выбирается из компромиссных соображений, обычно не более 2 мм. При меньших расстояниях между пластинами возможно сваривание пластин при разбрызгивании капель расплавленного металла электрической дугой и образование между пластинами металлических мостиков.

Дугогасительная решётка является одной из наиболее распространённых дугогасительных камер в сильноточных коммутационных аппаратах. Она состоит из ряда металлических пластин, укреплённых в изоляционных стенках.

Возникающая на контактах дуга перемещается на пластины решётки и разбивается на ряд коротких дуг, включенных последовательно относительно друг друга. Пластины обладают хорошими теплопроводными свойствами и в результате интенсивного охлаждения дуги повышается эффект гашения дуги постоянного тока в решётке определяется увеличением сопротивления и напряжения дуги.

Во избежание отрицательного эффекта перемещения дуги в зону контактов, а не из зоны контактов. Можно применять U – образные пластины решётки, при этом повышается плотность силовых линий. Магнитные поля всегда под дугами и ЭДС всегда будут направлены вверх.

Применение решётки создаёт эффект повышения напряжения и сопротивления дуги с увеличением числа разрывов решёткой.

Помимо тех данных, которые использовались при расчёте дуги с двукратным разрывом, определяются ещё следующие данные:

а) Материал пластин (обычно низкоуглеродистая сталь)

Штампованные пластины защищаются от коррозии гальванопокрытием (медь, кадмий)

б) Принимается ориентировочно расстояние между пластинами .

Принимается обычно от 2 до 12 мм, менее 2 мм не рекомендуется.

1 Определяем установившуюся температуру нагрева пластин. Начиная с этого пункта расчёт параметров ДУ производится для 2-х токов (номинального и предельного).

Если установочная температура равна или больше 4000С, то применение решётки нецелесообразно и приступают к расчёту щелевой камеры. Если температура не превышает 4000С, то можно продолжить расчёт.

2 Определяется величина напряжения

3 Определяется величина

4 Определяется величина

5 Определяется коэффициент:

6 Определяется число разрывов для апериодического процесса восстановления напряжения. Полученная величина округляется в большую сторону до целого числа.

7 Проверяется, выполняется ли условие перехода колебательного процесса восстановления напряжения в апериодический:

Если условие перехода выполняется, то => число разрывов дугогасительной решётки равно .

8 Если условие не выполняется, то определяют число пластин при колебательном процессе восстановления напряжения. Полученное значение округляют в большую сторону до целого числа.

9 На основании данных полученных в п.8 и п.9, расчёте пластин и при колебательном процессе, принимается реальное число пластин, которое равно расчётному значению плюс несколько резервных пластин. Так как расчёт производится для двух значений тока: и , то во внимание должно приниматься наибольшее число пластин.

10 Если при использовании данного способа гашения дуги предусмотреть применение мостиковых контактов (например, с целью повышения коммутационной способности или с целью упрощения кинематической схемы аппарата), то расчёт числа пластин и производится для половинного напряжения, т.е.

11 Определяется минимальная длина пластин , чтобы дуга не вышла за пределы дугогасительного устройства

12 Вычерчивается эскиз камеры с решёткой, определяются габаритные размеры спроектированного дугогасительного устройства, по числу пластин, по , по ширине пластин. Ширина пластин определяется с учётом ширины подвижных контактов.

34. Критерии оптимизации приводов. Пусковые устройства приводов. Силовые механизмы.

В электрических аппаратах используются ручные, электромагнитные, электродвигательные, пневматические и гидравлические приводы. По способу включения/отключения приводы разделяют на неавтоматические (ручные), где используется сила оператора, полуавтоматические и автоматические.

Пневматические приводные устройства (ПУ) используются в аппаратах низкого напряжения (пневматических реле и контакторах) и аппаратах высокого напряжения (выключатели, разъединители, короткозамыкатели).

Гидравлические приводные устройства (ГУ) используют в качестве источников энергии пневмогидроаккумуляторы. Приводы этого типа обладают малым объемом и массой, гибким регулированием динамических характеристик.

Привод состоит из источника энергии, силового механизма, пускового устройства управления и накопителя энергии.

Критерии оптимизации приводов:

где x*(x1, x2, … xn) – совокупность варьируемых параметров

для ПУ: p0 – давление питания, Т0 – температура окружающей среды,
m - масса подвижных частей ПУ, l – ход поршня, Fc – суммарное противодействующее усилие, S1 и S2 – площади поршня, Siэф – эффективные площади проходных сечений каналов

для ГУ: p0 – давление пневмогидроаккумулятора, m - масса подвижных устройств, lp – ход поршня, Fc – суммарное противодействующее усилие, S1 и S2 – площади поршня, Siэф – эффективные площади проходных сечений каналов

Команда на выполнение аппаратом операции включения или отключения в виде электрического сигнала поступает на пусковое устройство привода (от тиристора на гидро- и пневмоклапаны).

Силовые механизмы прямо или через передаточные механизмы должны перемещать контактные системы, преодолевать различные силы сопротивления: электродинамические трения отключающих/включающих пружин.

Характеристики передаточного механизма определяются его структурой, т.е. его кинематической схемой.

35. Назначение систем управления высоковольтными аппаратами

Система управления высоковольтными аппаратами включает в себя оборудование, предназначенное для коммутации высоковольтных аппаратов и изменения параметров их работы. Она включает электрические аппараты ручного управления - пакетные выключатели и переключатели, рубильники, универсальные переключатели, контролеры и командоконтроллеры, реостаты и др., и электрические аппараты дистанционного управления - электромагнитные реле, пускатели, контакторы и т. д.

В зависимости от условий эксплуатации высоковольтного оборудования применяют тот или иной тип аппаратов системы управления, каждый из которых выполняет собственные функции:

высоковольтный выключатель предназначен для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении
контактор предназначен для многократных коммутационных операций приемников электрической энергии в сетях и электроустановках промышленных предприятий
пускатель предназначен для «плавного» пуска высоковольтных электрических аппаратов
высоковольтный реверсор осуществляет реверсирование электродвигателя, а также динамическое торможение статора электродвигателя постоянным током (от внешнего источника)

Таким образом, система управления высоковольтными аппаратами позволяет обеспечить требуемые условия эксплуатации, увеличить надежность работы всего оборудования, а также автоматизировать процесс эксплуатации высоковольтного оборудования.

36. Особенности полупроводниковых аппаратов и требования, предъявляемые к ним

Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводниковых материалов.

На основе беспереходных полупроводников изготавливаются полупроводниковые резисторы:

Линейный резистор - удельное сопротивление мало зависит от напряжения и тока. Является «элементом» интегральных микросхемах.

Варистор - сопротивление зависит от приложенного напряжения.

Терморезистор - сопротивление зависит от температуры. Различают два типа: термистор (с увеличением температуры сопротивление падает) и позисторы (с увеличением температуры сопротивление возрастает).

Фоторезистор - сопротивление зависит от освещенности (излучения). Тензорезистор - сопротивление зависит от механических деформаций.

Принцип работы большинства полупроводниковых приборов основывается на свойствах электронно-дырочного перехода p-n – перехода.

Основным свойством p-n – перехода является односторонняя проводимость – ток протекает только в одну сторону. Условно-графическое обозначение (УГО) диода имеет форму стрелки, которая и указывает направление протекания тока через прибор.

Конструктивно диод состоит из p-n-перехода, заключенного в корпус (за исключением микромодульных бескорпусных) и двух выводов: от p-области – анод, от n-области – катод, т.е. диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении – от анода к катоду.

Транзистор - это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей.

Отличительной особенностью транзистора является способность усиливать напряжение и ток - действующие на входе транзистора напряжения и токи приводят к появлению на его выходе напряжений и токов значительно большей величины.

Тиристор - это полупроводниковый прибор, работающие в двух устойчивых состояниях – низкой проводимости (тиристор закрыт) и высокой проводимости (тиристор открыт). Конструктивно тиристор имеет три или более p-n – переходов и три вывода.

Кроме анода и катода, в конструкции тиристора предусмотрен третий вывод (электрод), который называется управляющим.

Тиристор предназначен для бесконтактной коммутации (включения и выключения) электрических цепей. Характеризуются высоким быстродействием и способностью коммутировать токи весьма значительной величины (до 1000 А).

Наиболее важные свойства:

способность бездуговой коммутации электрических цепей
мгновенная готовность к срабатыванию
быстродействие
способность сохранять стабильность ВАХ
способность осуществлять регулирование U и I при фазовом управлении в цепях переменного тока
низкие эксплуатационные расходы и низкое потребление энергии

Применяются в качестве контакторов, пускателей и переключателей, тиристорных устройств.

На основе полупроводниковых материалов создано много различных полупроводниковых устройств и приборов. Свойства, параметры и характеристики этих приборов в значительной степени определяются свойствами и параметрами исходного полупроводникового материала. Поскольку принцип действия большинства полупроводниковых приборов (диодов, стабилитронов, транзисторов, тиристоров и т.д.) основан на использовании свойств выпрямляющего р-м-перехода, то такие приборы будут работоспособны только при температуре, соответствующей примесной электропроводности. Собственная электропроводность, появляющаяся при высокой температуре, нарушает нормальную работу прибора. Максимальная допустимая температура полупроводникового прибора в первую очередь определяется шириной запрещенной зоны исходного полупроводникового материала. Таким образом, для изготовления прибора, работающего при высоких температурах, следует использовать широкозонный полупроводниковый материал. Кроме того, приборы на основе широкозонного полупроводникового материала будут работать с большой допустимой мощностью рассеяния, т.е. при нормальных условиях работы могут быть уменьшены габариты прибора или габариты теплоотводящих радиаторов.

С появлением полупроводниковых приборов сразу же возникла необходимость в улучшении их частотных свойств, в повышении напряжения пробоя и допустимой мощности рассеяния. Поэтому особое значение приобретает требование к однородности исходного полупроводникового материала. Расширение функций, которые выполняются полупроводниковыми устройствами, вызвало потребность в новых полупроводниковых материалах. Совершенно естественно, что к исходному полупроводниковому материалу каждого прибора или устройства предъявляются требования, связанные с принципом действия и условиями работы этого прибора. Так, солнечные батареи должны длительное время работать в условиях космической радиации. По этой причине необходимым свойством исходного полупроводникового материала таких приборов является его радиационная стойкость. Полупроводниковый материал для лазера должен иметь прямые излучательные переходы электронов между энергетическими уровнями. Основные требования, предъявляемые к полупроводниковым материалам для таких полупроводниковых приборов, как термисторы, определяются необходимостью обеспечить широкий диапазон номинальных сопротивлений, различный температурный коэффициент сопротивления, малый разброс параметров и т.д.

37. Проектирование структурной схемы полупроводникового аппарата

По сравнению с коммутационными аппаратами постоянного тока, полупроводниковые аппараты переменного тока имеют более сложную структуру. Принципиальная схема и конструктивное исполнение их определяются назначением, предъявляемыми требованиями и условиями работы. При том широком применении, которое находят бесконтактные устройства, существует большое многообразие вариантов их исполнения. Тем не менее, все они могут быть представлены обобщенной структурной схемой, которая показывает необходимое число функциональных блоков и их взаимодействие.

На рис. 8.5 приведена структурная схема полупроводникового аппарата переменного тока в однополюсном исполнении. Она включает в себя четыре функционально законченных узла.

Силовой блок 1 с элементами защиты от перенапряжений (RС-цепь на рис. 8.5) является основой коммутирующего устройства, его исполнительным органом.

Он может быть выполнен, на базе только управляемых вентилей – тиристоров или с использованием диодов.

Блок управления 2 содержит устройства, которые осуществляют селекцию и запоминание команд, поступающих от органов управления или защиты, формируют управляющие импульсы с заданными параметрами, синхронизируют поступление этих импульсов на входы тиристоров с моментами перехода тока в нагрузке через нуль.

Схема блока управления значительно усложняется, если аппарат, кроме функции коммутирования цепей, должен осуществлять регулирование напряжения и тока. В этом случае она дополняется устройством фазового управления, обеспечивающим сдвиг импульсов управления на заданный угол по отношению к нулю тока.

Блок датчиков режима работы аппарата 3 содержит измерительные устройства тока и напряжения, реле защиты различного назначения, схему выработки логических команд и сигнализации коммутационного положения аппарата.

Блок принудительной коммутации 4 объединяет в себе конденсаторную батарею, схему ее зарядки и коммутирующие тиристоры. В аппаратах переменного тока этот блок содержится только при условии использования их в качестве защиты (автоматических выключателей).

Силовая часть аппарата может быть выполнена по схеме со встречно-параллельным включением тиристоров (рис. 8.5), на основе симметричного тиристора (симистора) (рис. 8.6, а) и в различных сочетаниях тиристоров и диодов (рис.8.6, б и в). В каждом конкретном случае при выборе варианта схемы должны учитываться следующие факторы: параметры по напряжению и току аппарата, число используемых приборов, нагрузочная способность в длительном режиме и устойчивость к перегрузкам по току, степень сложности управления тиристорами, требования к массе и габаритам, стоимость.

Сравнение приведенных на рис.8.5 и 8.6 силовых блоков показывает, что наибольшими преимуществами обладает схема со встречно-параллельно включенными тиристорами.

Такая схема содержит меньше приборов, отличается меньшими габаритами, массой, потерями энергии и стоимостью.

По сравнению с симисторами, тиристоры с односторонней (однонаправленной) проводимостью имеют более высокие параметры по току и напряжению, способны выдерживать значительно большие перегрузки по току.

Схемы, представленные на рис. 8.6, б, в,показывают возможность построения коммутирующих устройств переменного тока с применением диодов. Обе эти схемы отличаются простотой управления, но имеют недостатки, обусловленные источника питания с помощью выпрямительного диодного моста преобразуется в двухполупериодное пульсирующее напряжение одной полярности. В результате только один тиристор, включенный на выходе выпрямительного моста (в диагональ моста), становится способным управлять током в нагрузке в течение обоих полупериодов, если в начале каждого полупериода на его вход будут поступать управляющие импульсы. Выключение схемы происходит при ближайшем переходе тока нагрузки через нуль после прекращения подачи управляющих импульсов.

Следует иметь в виду, однако, что надежное выключение схемы обеспечивается лишь при минимальной индуктивности цепи на стороне выпрямленного тока. В противном случае даже при снижении напряжения в конце полупериода до нуля ток будет продолжать протекать через тиристор, препятствуя его выключению. Опасность аварийного режима работы схемы (невыключение) появляется также при увеличении частоты питающего напряжения. В этом случае может оказаться, что схемное время tс недостаточно для восстановления тиристором управляемости, т. е. tс<tqkq.

В схеме на рис. 8.6, в управление нагрузкой осуществляется двумя встречно включенными тиристорами, каждый из которых шунтирован в обратном направлении неуправляемым вентилем. Так как при таком соединении катоды тиристоров находятся под одним потенциалом, это позволяет использовать генераторы управляющих импульсов с одним выходом или с двумя выходами с общим заземлением. Принципиальные схемы таких генераторов значительно упрощаются. Кроме того, тиристоры в схеме на рис.8.6, в защищены от обратного напряжения и, следовательно, должны выбираться только по прямому напряжению. По габаритам, техническим характеристикам и экономическим показателям устройства, выполненные по схемам, приведенным на рис. 8.6, б, в,уступают коммутирующим устройствам, схемы которых показаны на рис.8.5 и 8.6, а. Тем не менее, они широко применяются в устройствах автоматики и релейной защиты, где коммутируемая мощность измеряется сотнями ватт. В частности, они могут быть использованы в качестве выходных устройств формирователей импульсов для управления тиристорными блоками более мощных устройств.

41. Методы поиска новых технических решений.

Ассоциативные методы поиска технических решений обосновываются на применении в творческом процессе семантических свойств понятий путем использования аналогий их вторичных смысловых оттенков. Основными источниками для генерирования новых идей служат ассоциации, метафоры и случайно выбраны понятия.

Ассоциация – связь, которая возникает при определенных условиях между двумя или более психическими образованиями (ощущениями, двигательными актами, восприятиями, идеями и т.п.).

Метафора – перенесение свойств с одного предмету (явления) на другой на основании общего для обеих признака.

К ассоциативным методам относятся методы фокальных объектов, а также гирлянд случайностей и ассоциаций.

Цель метода фокальных объектов – поиск новых модификаций известных образов и пристроил. Суть этого метода фокальных объектов состоит в перенесении признаков случайно выбранных объектов на усовершенствованый объект, который лежит как бы в фокусе перенесения. Алгоритм применения метода:

1) выбор фокального объекту;

2) выбор трех-четырех случайных объектов;

3) составление списков признаков случайных объектов;

4) генерирование идей присоединением к фокальному объекту признаков случайных объектов;

5) развитие полученных объединений путем свободных ассоциаций;

6) оценка полученных идей и отбор полезных решений (целесообразно поручить оценку эксперту или группе экспертов, а потом совместно отобрать нужны решения).

Цель метода гирлянд случайностей и ассоциаций – найти большое количество подсказок для новых идей путем образования ассоциаций. Алгоритм применения метода:

1) определение гирлянды синонимов объекту;

2) произвольный выбор гирлянды случайных объектов;

3) образование комбинаций из элементов гирлянд синонимов и случайных объектов;

4) составление перечня признаков случайных объектов ( для удобства их объединяют в таблицу);

5) генерирование идей путем поочередного присоединения к техническому объекту и его синонимов признаков случайно выбранных объектов;

6) генерирование гирлянд ассоциаций – поочередно из признаков случайных объектов, выявленных на шагу 4, генерируются гирлянды ассоциаций;

7) генерирование новых идей;

8) выбор альтернативы – на этом шагу решают вопросы: продолжать генерирование гирлянд ассоциаций или уже достаточно для отбора полезных идей;

9) оценка и выбор рациональных вариантов идей;

10) отбор оптимального варианту.

Метод контрольных вопросов. Цель метода – с помощью наводящих вопросов подвести проектировщика к решению задачи. Метод контрольных вопросов может применяться или в форме монолога проектировщика, обращенного к самому себя, или в форме диалога, например в виде вопросов, которые задаются руководителем членам группы проектировщиков. Суть метода заключается в том, чтобы рассматривать вопрос, которые содержатся в списке, и в связи с ними решать свою задачу.

Метод мозгового штурма. Мозговой штурм – один из наиболее популярных методов активизации коллективной творческой деятельности. Для устранения препятствий, которые вызываются боязнью критики, разделяются во времени процессы генерирования идей и их критической оценки.

Алгоритм применения метода:

1) Отбор группы лиц для генерирования идей и группы экспертов;

2) Организация процесса генерирования идей;

3) Фиксация выдвинутых идей;

4) Оценка зафиксированных идей с помощью экспертов и выбор наиболее рациональной с них.

Основные правила метода:

1) Задачу последовательно решают две группы людей по 4 – 15 человек в каждой (оптимальный состав 6 – 12 человек). Первая группа только выдвигает разные идеи. Время работы группы 20 – 40 минут. Вторая группа после окончания работы первой выносит мысль о ценности выдвинутых идей.

2) Основная задача первой группы – выдать за отведенное время как можно больше идей. Все они высказываются без доводов и записываются в протокол или фиксируются на магнитофонной ленте.

3) При генерации идей содержатся от критики предложений, которые выдвигаются участниками.

4) Процессом решения задачи управляет руководитель, который обеспечивает соблюдение всех правил.

5) Если задача не решенная, можно повторить процесс решения: лучше сделать с другим составом первой группы.

Метод синектики является развитием и усовершенствованием метода мозгового штурма. Методика проведения синектического заседание заимствована из мозгового штурма, однако отличается от него использованием приемов психологической настройки, в частности активным применением аналогий. Алгоритм применения метода:

1) Формулирование проблемы в общем виде. На синектические заседания приглашают экспертов (специалистов в области данных проблем), которые проясняют проблемную ситуацию. Этот этап называется формулированием «проблема как она дана» (П2Д).

2) Начальный анализ проблемы. Этот этап синекторы проводят совместно с экспертом. Этап называется формулированием «проблема как ее понимают» (П2Г).

3) Генерирование идей решений проблемы в том ее формулировании, на котором основанный выбор. В ходе этого этапа используются разные аналогии: прямые, личные, символические, фантастические.

4) Перенесение полученных в процессе генерации новых идей к П2Р и П2Д и выявление их возможностей. Если полученная идея по решению проблемы оказывается практически нериализоваными, необходимо повторить весь процесс для разбора других идей.

5) Завершающая часть синектического заседание – развитие и максимальная конкретизация идеи, признанной наиболее удачной (ведется на специальном техническом языке).

Метод морфологического анализа. Цель метода морфологического анализа состоит в систематическом использовании всех воображаемых вариантов, вытикающих из закономерностей строения ( то есть морфологии) усовершенствованой системы.

В усовершенствованой технической системе выделяют несколько характерных для нее структурных или функциональных морфологических признаков. Каждый признак может характеризовать параметры или характеристики системы.

За каждым выделенным морфологическим признаком составляют список его конкретных разных вариантов, альтернатив. Признаки с них альтернативами можно располагать в форме таблицы, званой морфологическим ящиком, который позволяет лучше представить себе поисковое поле. Перебирая всяческие объединения альтернативных вариантов решения задачи, которые при простом переборе могли быть упущены. Алгоритм применения метода:

1) Точное формулирование задачи ( проблемы), что подлежит решению.

2) Составление списка всех морфологических признаков, то есть всех возможных характеристик объекту, его параметров, от которых зависит решение проблемы и достижения основной цели.

3) Раскрытие возможных вариантов за каждым морфологическим признаком (характеристике) путем составления матрицы. Очень важно, чтобы вплоть до данного этапа не относился вопрос о практической осуществленности и ценности того или другого варианту решения.

4) Определение функциональной ценности всех полученных вариантов решений. Должны быть рассмотренные все варианты решений, вытекающих из структуры морфологической таблицы, и проведено сравнения поодиночке или нескольким наиболее важным для данной технической системы показателям.

5) Выбор наиболее рациональных конкретных решений.

Метод анализа взаимосвязанных областей решения – один из наиболее эффективных и надежных методов поиска новых технических решений. Начальные этапы метода анализа взаимосвязанных областей решений напоминают метод морфологического анализа. Основное отличие заключается в том, что в данном методе частичные решения могут включать только практически осуществимые, а не все возможные варианты. Цель метода – оказать и оценить все совместные комбинации частичных решений проектной проблемы. Алгоритм применения метода анализа взаимосвязанных областей решения:

1) Выявление нескольких возможных вариантов в каждой области решений;

2) Определение вариантов, несовместимых друг с другом;

3) Перечень всех наборов вариантов, которые можно объединять друг с другом, не опасаясь их несовместимости;

4) При наличии единого критерия для выбора вариантов (например, стоимости) определение совместных наборов вариантов, которые наилучшим образом удовлетворяют данному критерия;

5) Выбор из совместных вариантов наиболее приемлемой точки зрения цели решения проблемы.

Метод функционально-стоимостного анализа.Функционально-стоимостный анализ (ФВА) является методикой рационализации, то есть усовершенствование процессов с целью снижения их стоимости и затрат преимущественно без изменения основных принципов, лежачих у них основе. ФВА строится на том, что деталь машины усовершенствовать легче, чем машину в целом. Применение его позволяет понизить стоимость изделий на 5 – 20 %. ФВА проводят преимущественно постоянно действующие исследовательские группы численностью 3 – 6 человек. У них числе обязательно находятся конструкторы, технологи и экономисты. Алгоритм использования метода:

1) Подготовительный этап. Обучение специалистам основам ФВА, выбор объекту исследования и определение целей анализа.

2) Информационный этап. Систематизация информации и ее изучение для описания объекту, выяснение его фактического состояния; выявление и формулирование функций; построение схемы взаимосвязи основных частей исследуемого объекту; определение затрат на создание и функционирование объекту и его составных частей.

3) Аналитический этап. Анализ и уточнения функций; размежевание и анализ затрат, связанных с осуществлением функций; сравнение функций, составных частей и затрат на них осуществление с аналогами; формирование задач для поиска новых идей и вариантов оптимальных решений.

4) Творческий этап. Выбор методов коллективного творчества для поиска новых решений; организация и проведения совещаний по выдвижению идей; обработка и систематизация результатов творческих совещаний для них дальнейшей оценки.

5) Исследовательский этап. Оценка осуществленности идей с точки зрения материально-технического, финансового, производственного обеспечения; определение затрат и экономичности выполнения функций для разных вариантов решений; ранжирование вариантов и выбор оптимального.

6) Рекомендательный этап. Оформление рекомендаций по реализации окончательно выбранных вариантов решений с уточнением расчетов эффективности; обсуждение представленных рекомендаций комитетом ФВА и принятие решений.

Метод решения изобретательских задач. Содержание метода состоит в выявлении технического разногласия или его причины – физического разногласия – и устранения (разрешения) их при переборе относительно небольшого числа вариантов.

42. Алгоритмы решения задач оптимизации.

При решении конкретной задачи оптимизации исследователь прежде всего должен выбрать математический метод, который приводил бы к конечным результатам с наименьшими затратами на вычисления или же давал возможность получить наибольший объем информации об искомом решении. Выбор того или иного метода в значительной степени определяется постановкой оптимальной задачи, а также используемой математической моделью объекта оптимизации.

В настоящее время для решения оптимальных задач применяют в основном следующие методы:

методы исследования функций классического анализа;
методы, основанные на использовании неопределенных множителей Лагранжа;
вариационное исчисление;
динамическое программирование;
принцип максимума;
линейное программирование;
нелинейное программирование.

Методы исследования функций классического анализа представляют собой наиболее известные методы решения несложных оптимальных задач. Обычной областью использования данных методов являются задачи с известным аналитическим выражением критерия оптимальности, что позволяет найти не очень сложное, также аналитическое выражение для производных. Полученные приравниванием нулю производных уравнения, определяющие экстремальные решения оптимальной задачи, крайне редко удается решить аналитическим путем, поэтому, как, правило, применяют вычислительные машины. При этом надо решить систему конечных уравнений, чаще всего нелинейных, для чего приходится использовать численные методы, аналогичные методам нелинейного программирования.

Метод множителей Лагранжа применяют для решения задач такого же класса сложности, как и при использовании обычных методов исследования функций, но при наличии ограничений типа равенств на независимые переменные. К требованию возможности получения аналитических выражений для производных от критерия оптимальности при этом добавляется аналогичное требование относительно аналитического вида уравнений ограничений.

Методы вариационного исчисления обычно используют для решения задач, в которых критерии оптимальности представляются в виде функционалов и решениями которых служат неизвестные функции. Вариационные методы позволяют в этом случае свести решение оптимальной задачи к интегрированию системы дифференциальных ' уравнений Эйлера, каждое из которых является нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка с граничными условиями, заданными на обоих концах интервала интегрирования. Число уравнений указанной системы при этом равно числу неизвестных функций, определяемых при решении оптимальной задачи. Каждую функцию находят в результате интегрирования получаемой системы.

Метод динамического программирования представляет собой алгоритм определения оптимальной стратегии управления на всех стадиях процесса. При этом закон управления на каждой стадии находят путем решения частных задач оптимизации последовательно для всех стадий процесса с помощью методов исследования функций классического анализа или методов нелинейного программирования. Результаты решения обычно не могут быть выражены в аналитической форме, а получаются в виде таблиц.

Принцип максимума применяют для решения задач оптимизации процессов, описываемых системами дифференциальных уравнений. Достоинством математического аппарата принципа максимума является то, что решение может определяться в виде разрывных функций; это свойственно многим задачам оптимизации, например задачам оптимального управления объектами, описываемыми линейными дифференциальными уравнениями.

Линейное программирование представляет собой математический аппарат, разработанный для решения оптимальных задач с линейными выражениями для критерия оптимальности и линейными ограничениями на область изменения переменных. Такие задачи обычно встречаются при решении вопросов оптимального планирования производства с ограниченным количеством ресурсов, при определении оптимального плана перевозок (транспортные задачи) и т. д.

Методы нелинейного программирования применяют для решения оптимальных задач с нелинейными функциями цели. На независимые переменные могут быть наложены ограничения также в виде нелинейных соотношений, имеющих вид равенств или неравенств. По существу методы нелинейного программирования используют, если ни один из перечисленных выше методов не позволяет сколько-нибудь продвинуться в решении оптимальной задачи. Поэтому указанные методы иногда называют также прямыми методами решения оптимальных задач.

43. Задачи надежности электрических аппаратов. Показатели

надежности электрических аппаратов.

Надежность применительно к системам электроснабжения: бесперебойное снабжение электроэнергией в пределах допустимых показателей ее качества и исключение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. При этом объект должен быть работоспособным.

Под работоспособностью понимается такое состояние элементов электрооборудования, при котором они способны выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией. При этом элементы могут не удовлетворять, например, требованиям, относящимся к внешнему виду.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности оборудования, называется отказом. Причинами отказов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушения правил и норм эксплуатации, естественные процессы изнашивания и старения. По характеру изменения основных параметров электрооборудования до момента возникновения отказа различают внезапные и постепенные отказы.

Надежность является одним из свойств электрооборудования и систем электроснабжения, которое проявляет себя только в процессе эксплуатации. Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении, расходуется и поддерживается при эксплуатации.

Надежность является комплексным свойством, которое в, зависимости от специфики электроустановок и условий ее эксплуатации, может включать в себя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость в отдельности или в определенном сочетании, причем как для электроустановок, так и для отдельных ее элементов.

Иногда надежность отождествляется с безотказностью (в этом случае рассматривается надежность в "узком смысле").

Безотказность – свойство технических средств непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Это наиболее важная составляющая надежности электроустановок, зависящая от безотказности элементов, схемы их соединения, конструктивных и функциональных особенностей, условий эксплуатации.

Долговечность – свойство технических средств сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

В рассматриваемом случае предельное состояние технических средств определяется невозможностью их дальнейшей эксплуатации, что обуславливается либо снижением эффективности, либо требованиями безопасности, либо наступлением морального старения.

Показателем долговечности может быть ресурс и срок службы изделия. Ресурсом называют наработку изделия в часах от начала эксплуатации до наступления предельного состояния, когда дальнейшая эксплуатация опасна или экономически нецелесообразна, т.е. суммарное время работы изделия до предельного состояния.. Сроком службы называют продолжительность эксплуатации изделия от ее начала до наступления предельного состояния, т.е. непрерывное время, включающее суммарное время работы и простоя изделия.

Ремонтопригодность – свойство технических средств, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причины возникновения отказов и устранению их последствий путем технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность характеризует большинство элементов электроустановок и не имеет смысла только для тех элементов, которые не ремонтируются в процессе эксплуатации (например, изоляторы воздушных линий (ВЛ)).

Сохраняемость – свойство технических средств непрерывно сохранять исправное (новое) и работоспособное состояние в процессе хранения и транспортировки. Сохраняемость элементов ЭУ характеризуется их способностью противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования.

44. Эксплуатационная оценка надежности электрических аппаратов.

Эксплуатация электрических аппаратов (ЭА) представляет собой наиболее информативный вид испытаний на надежность, так как при этом ЭА подвергаются такому широкому спектру внешних воздействий, режимов работы и обслуживания, который невозможно воссоздать в искусственных условиях.

Эксплуатационная информация обрабатывается для различных целей:

исключение повторения аналогичных инцидентов;
определение причин отказов, повреждений, дефектов и связанного с ними ущерба, устранение этих причин;
совершенствование технического обслуживания и ремонта;
выявление оборудования, ограничивающего надежность;
определение научно обоснованных требований к качеству и надежности оборудования на основе изучения причин отказов и степени риска при нарушениях в работе ЭА.

Существующие методы испытаний на надежность можно квалифицировать в зависимости от:

целей испытания — определенные и контрольные;
режима испытаний — в нормальных условиях и ужесточенных режимах;
длительности испытаний — обычные и ускоренные;
стадии создания объектов — испытания на этапах проектирования и опытного производства, серийного производства, эксплуатации;
места проведения испытаний — в лабораторных условиях и в условиях эксплуатации;
используемого аппарата исследования — натурный эксперимент и моделирование;
объектов исследования — испытания комплектующих элементов, простых сложных или больших систем.

Стратегия проведения испытаний объектов на надежность может быть весьма разнообразной:

по отказам объектов при испытаниях (чисто статистическая оценка надежности);
по результатам наблюдений за изменением выходных параметров объектов под воздействием внутренних и внешних факторов;
по результатам изменений параметров необратимых физико-химических процессов, протекающих в материалах объектов;
по данным реальной эксплуатации объектов.

Каждый из указанных путей имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому, во-первых, испытания на надежность конкретного объекта должны соответствовать характеру его производства и особенностям эксплуатации, во-вторых, необходимы дальнейшие исследования по поиску оптимальной стратегии испытаний.

В результате испытаний на надежность должны быть получены фактические значения показателя надежности интересующего объекта. При оценке показателей надежности на основании испытаний решаются основные задачи математической статистики: оценка неизвестных значений параметров распределений и проверка различного рода статистических гипотез.

45. Обеспечение надежности при разработке и производстве

электрооборудования

Наиболее широко распространенным способом повышения надежности является резервирование. Однако при выборе схем всегда следует учитывать, что резервирование и введение перемычек в схеме связано с увеличением массы, габаритов, объема и стоимости системы. Поэтому основная задача на этапе проектирования — принять обоснованные решения, касающиеся выбора оптимальной структуры системы. Перед создателями технических устройств и систем всегда стоит альтернатива: при заданных характеристиках надежности создать систему с минимальной стоимостью или при заданной стоимости системы добиться лучших показателей надежности. Под стоимостью может пониматься собственно стоимость системы либо ее масса, габариты или какой-то показатель.

Выигрыш, получаемый в результате резервирования, определяется относительным улучшением показателей надежности резервированных изделий по сравнению с показателями надежности нерезервированных изделий. В частности, увеличение надежности по таким показателям, как вероятность безотказной работы, вероятность отказа, среднее время безотказной работы.

Получаемый при резервировании выигрыш увеличивается в случае дробления резерва, т. е. при введении резервирования в меньшем масштабе. Поэтому, казалось бы, самым выгодным является поэлементное резервирование. Однако увеличение объема вспомогательного оборудования при уменьшении масштаба резервирования приводит к тому, что оно часто не обеспечивает максимального выигрыша надежности. Уровень, на котором наиболее выгодно остановиться при уменьшении масштаба резервирования, можно найти путем решения задач программирования.

В связи с тем, что значительная часть отказов ЭА (особенно находящихся на открытых площадках) возникает под воздействием климатических факторов, одним из основных направлений повышения надежности следует считать сокращение количества элементов, располагаемых на открытых площадках. Весьма целесообразно конструктивное объединение ряда элементов (например, концевых выключателей) в укрупненные узлы и блоки и размещение основных элементов в закрытых отапливаемых помещениях.

Техническое состояние ЭА и время восстановления после отказа зависят от ремонтопригодности изделий и от удобства выполнения ремонтных и профилактических работ. Известно, что из общего времени ремонта примерно 70% составляет время отыскания и локализации неисправности. Поэтому при разработке конструкции и компоновке элементов необходимо обеспечить возможность легкого доступа к месту повреждения, наличие средств для определения места и причины отказа, возможность и удобство регулировок отдельных характеристик (параметров) изделия, изменяющихся в процессе эксплуатации (нажатия пружин и контактов, сопротивления, емкости и т. д.).

Известно, что удельный вес отказов, обусловленных производственно-техническими факторами, составляет в среднем около 30%. Поэтому процесс производства должен быть организован таким образом, чтобы обеспечить использование предусмотренных конструктором материалов, деталей, допусков, а, следовательно, и предусмотренный конструктором уровень надежности.

Мероприятия, связанные с обеспечением надежности в процессе производства, можно свести в следующие группы:

а) строгое соблюдение и совершенствование технологии производства;

б) автоматизация производства;

в) тренировка элементов и систем;

г) входной контроль;

д) настройка и налаживание;

е) текущий и выходной контроль;

ж) испытание опытных образцов.

Строгое соблюдение технологии производства во многом определяет надежность ЭА.

При автоматизации процессов производства исключаются случайные ошибки, обусловленные воздействием человека, обеспечивается устойчивость качества изделия, высокая точность соблюдения заданного технологического режима.

Тренировкой элементов достигается сокращение этапа приработки, характеризующегося повышенной интенсивностью отказов.

Отдельные элементы ЭА производятся на специализированных предприятиях и поступают на завод-изготовитель оборудования и аппаратуры в виде полуфабрикатов и готовых изделий. При производстве этих полуфабрикатов могут быть допущены отклонения от заданной технологии производства, а, следовательно, отклонение характеристик от номинальных значений. При транспортировке и хранении свойства полуфабрикатов могут существенно изменяться. По этим причинам желателен, а в ряде случаев просто необходим входной контроль элементов ЭА. При организации такого контроля следует учитывать время предшествующего хранения, так как в некоторых случаях оно определяет возможный срок хранения готовой продукции.

Настройка и регулировка ЭА определяют интенсивность появления в основном постепенных отказов, которые происходят вследствие медленного изменения параметров элементов. Для уменьшения вероятности этих отказов необходима такая первоначальная регулировка схемы, при которой максимально возможное изменение параметров элементов не нарушает работы схемы.

Текущий контроль производят на различных стадиях сборки и наладки узлов и блоков. Качество этого контроля оказывает существенное влияние на надежность ЭА в целом. Методику текущего (промежуточного) контроля разрабатывают применительно к конкретным образцам устройств. Обычно предусматривают контрольные операции после окончания монтажа и после настройки и налаживания отдельных узлов и блоков. Испытания с целью выявления качества готовой продукции должны проводиться в условиях, близких к условиям эксплуатации.

Испытания подразделяются на климатические и натурные. При первых производится поочередное измерение возмущающих факторов или рассматривается их некоторая комбинация, что не отвечает реальным условиям эксплуатации. Вторые дают полную информацию, так как при этом все факторы воздействуют на устройства совместно. Опытные образцы могут подвергаться испытаниям на долговечность. Как правило, их проводят в лабораториях, где имитируют реальные условия эксплуатации.

46. Стандарты управления качеством промышленной продукции.

Международные стандарты серии ISO 9000 разработаны для управления качеством продукции, их дополняют стандарты серии ISO 14000, отражающие экологические требования к производству промышленной продукции. Хотя эти стандарты непосредственно не связаны с CALS- стандартами, их цели - совершенствование промышленного производства, повышение его эффективности - совпадают.

Очевидно, что управление качеством тесно связано с его контролем. Контроль качества традиционно основан на измерении показателей качества продукции на специальных технологических операциях контроля и выбраковке негодных изделий. Однако есть и другой подход к управлению качеством, который основан на контроле качественных показателей не самих изделий, а проектных процедур и технологических процессов, используемых при создании этих изделий.

Такой подход во многих случаях более эффективен. Он требует меньше затрат, поскольку позволяет обойтись без стопроцентного контроля продукции и благодаря предупреждению появления брака снижает производственные издержки. Именно этот подход положен в основу стандартов ISO 9000, принятых ISO в 1987 г. и проходящих корректировку приблизительно каждые пять лет.

Таким образом, методической основой для управления качеством являются международные стандарты серии ISO 9000. Они определяют и регламентируют инвариантные вопросы создания, развития, применения и сертификации систем качества в промышленности. В них устанавливается форма требований к системе качества в целях демонстрации поставщиком своих возможностей и оценки этих возможностей внешними сторонами.

Основной причиной появления стандартов ISO 9000 была потребность в общем для всех участников международного рынка базисе для контроля и управления качеством товаров. Американское общество контроля качества определило цели ISO 9000 как помощь в развитии международного обмена товарами и услугами и кооперации в сфере интеллектуальной, научной, технологической и деловой активности.

В стандартах ISO 9000 используется определение качества из стандарта ISO 8402: " Качество - совокупность характеристик продукта, относящихся к его способности удовлетворять установленные или предполагаемые потребности". Аналогичное определение содержится в ГОСТ 15467-79: " Качество продукции - это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением". В ISO 9000 вводится понятие системы качества (QS - Quality System), под которой понимают документальную систему с руководствами и описаниями процедур достижения качества. Другими словами, система качества есть совокупность организационной структуры, ответственности, процедур, процессов и ресурсов, обеспечивающая осуществление общего руководства качеством. Система качества обычно представляет собой совокупность трех слоев документов:

описание политики управления для каждого системного элемента;

описание процедур управления качеством (что, где, кем и когда должно быть сделано);

тесты, планы, инструкции и т. п.

Сертификация предприятий по стандартам ISO 9001-9003 выполняется некоторой уполномоченной внешней организацией. Наличие сертификата качества - одно из важных условий для успеха коммерческой деятельности предприятий.

Вторичные стандарты включают в себя:

ISO 9000 - основные понятия, руководство по применению ISO 9001;

ISO 9004 - элементы систем управления качеством. Поддерживающие стандарты предназначены для развития и установки систем качества:

ISO 10011 - аудит, критерии для аудита систем качества ;

ISO 10012 - требования для измерительного оборудования;

ISO 10013 - пособие для развития руководств по управлению качеством.

Часть этих стандартов утверждена как государственные стандарты Российской Федерации. В частности, к ним относятся:

ГОСТ Р ИСО 9001-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании";

ГОСТ Р ИСО 9002-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при производстве, монтаже и обслуживании";

ГОСТ Р ИСО 9003-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при окончательном контроле и испытаниях".

В настоящее время разработана новая версия стандартов серии ISO 9000 под названием ISO 9000:2000 Quality management systems (системы управления качеством ), в которую включены следующие документы:

ISO 9000:2000 Fundamentals and vocabulary (основы и терминология);

ISO 9001:2000 Requirements (требования);

ISO 9004:2000 Guidelines for performance improvement (руководство по развитию).

Главное отличие новой версии от предыдущей состоит в том, что она обусловлена стремлением упростить практическое использование стандартов, направлена на их лучшую гармонизацию и заключаются в следующем.

В стандарте ISO 9001 минимизируется объем требований к системе качества. Стандарты ISO 9002-9003 из новой версии исключаются. Расширяется круг контролируемых ресурсов, в их число включены такие элементы, как информация, коммуникации, инфраструктура.

Введенные в стандарте ISO 9004 двадцать элементов качества сворачиваются в четыре группы:

распределение ответственности (management responsibility);

управление ресурсами (resource management);

реализация продукции и услуг (product and/or service realization);

измерения и анализ (measurement, analysis, and improvement).

Стандарты ISO 14000 являются также системой управления влиянием на окружающую среду; они, как и ISO 9000, реализуются в процессе сертификации предприятий, задают процедуры управления и контроль документации, аудит, подразумевают соответствующее обучение и сбор статистики. Кроме требований заказчиков и покупателей, в них воплощаются внутренние требования организации.