Охорона праці та техніка безпеки, розрахунок вентиляції і захисного занулення

9. Охорона праці та техніка безпеки

У процесі дипломного проектування ведеться дослідно-конструкторськарозробка пристрою постановки перешкод. У рамках розробки проводитьсяексперимент. Завданням експерименту є з'ясування залежності придушеннякорисного сигналу в приймальному пристрої сигналом із змінною частотою.
Роботи проводяться на лабораторному стенді радіотехнічної лабораторії. Припроведення експерименту робота відбувається при штучному освітленні,вимірювальна апаратура використовує висока напруга.

9.1 Вплив зовнішніх факторів на організм людини і вимоги, пропоновані до цих чинників в радіотехнічної лабораторії

Дія електричного струму на організм людини.

Ступінь впливу електроструму на організм людини залежить від йоговеличини про довжину впливу. У випадку, якщо пристрої живляться віднапруги 380/220 В або 220/127 В в електроустановках з заземленоюнейтраллю застосовується захисне занулення.

Призначення занулення.

Занулення застосовується в чотирипровідних мережах напругою до 1 кВ ззаземленою нейтраллю. Занулення здійснює захист шляхом автоматичноговідключення пошкодженої ділянки електроустановки від мережі і зниженнянапруги на корпусах занулені електрообладнання до безпечного назапрограмований час захисту. Зі всього вище сказаного робимо висновок, щоосновне призначення занулення - забезпечити спрацьовування максимальноїструмового захисту при замиканні на корпус. Для цього струм короткого замиканняповинен значно перевищувати встановлення захисту або номінальний струм плавкихвставок. Далі наведемо принципову схему занулення на рис. 23:

Рис. 23. Схема занулення.

Ro - опір заземлення нейтралі

Rh - розрахунковий опір людини;

1 - магістраль занулення;

2 - повторне заземлення магістралі;

3 - апарат відключення;

4 - електроустановка (паяльник);

5 - трансформатор.

Сила струму залежить від величини прикладеної напруги та опоруділянки тіла. Опір ділянки тіла складається з опорутканин внутрішніх органів і опору шкіри. При розрахунку приймається
R = 1000 Ом. Вплив струму різної величини наведено в таблиці 9.1.

До електроустановок змінного і постійного струму при їх експлуатаціїпред'являють однакові вимоги з техніки безпеки.

9.2 Розрахункова частина

Розрахунок занулення

Спроектувати занулення електрообладнання з номінальною напругою
220 В і номінальним струмом 10 А.

Для живлення електрообладнання від цехової силовий збирання використовуєтьсяпровід марки Алп, що прокладаються в сталевій трубі. Вибираємо перетиналюмінієвого проводу S = 2.5 мм. Споживач підключений до третього дільниціживильної магістралі.

Перша ділянка магістралі виконаний четирехжільним кабелем марки АВРЕ залюмінієвими жилами перерізом (3 * 50 +1 * 25) мм в поліхлорвінілової оболонці.
Довжина першої ділянки - 0,25 км. Ділянка приховується автоматом А з 3110комбінованим расщепітелем на ток Iном = 100 А.

Друга ділянка прокладений кабелем АВРЕ (3 * 25 +1 * 10) мм довжиною 0,075 км.
Ділянка захищена автоматичним вимикачем А 3134 на струм 80 А. Магістральживиться від трансформатора типу ТМ = 1000 з первинним напругою 6 кВ івторинним 400/220 В.

Магістраль занулення на перших двох ділянках виконана четвертої житловийживильного кабелю, на третьому ділянці - сталевою трубою.

Рис. 24. Схема живлення обладнання

TT - трансформатор

ТП - трансформаторна підстанція

РП - розподільний пункт

СП - силовий пункт.

Для захисту використовується запобіжник ПР-2. Ток запобіжника:

(9.1)

де Кп - пусковий коефіцієнт = 0,5 ... 4,0

Значення коефіцієнта До приймається в залежності від типу електричнихустановок:

1. Якщо захист здійснюється автоматичними вимикачами, що маютьтільки електромагнітні розчеплювача, тобто спрацьовують без витримкичасу, то До вибирається в межах 1,25 е1, 4

2. Якщо захист здійснюється плавкими запобіжниками, часперегорання яких залежить від величини струму (зменшується зі зростанням струму),то з метою прискорення відключення До беруть І3.

3. Якщо установка захищена автоматами виключення з назад залежною відструму характеристикою, подібною характеристикою запобіжників, то так само
Кі3.

Вибираємо стандартний запобіжник на 15 А.

Так як у схемі наведено ділянку магістралі більше 200 м, то необхідноповторне занулення. Значення опору занулення не повинно перевищувати
10 Ом.

Розрахункова перевірка занулення

Визначимо розрахункове значення опору трансформатора:

Розрахуємо активний опір фазного проведення для кожного здільниць:

(9.2)

де l - довжина дроту

S - перетин дроту

(- питомий опір матеріалу (для алюмінію (= 0,028
0м * мм2/км).

Розрахуємо активний опір фазних проводів для трьох дільниць:

Ом (9.3)

Ом (9.4) < p> Ом (9.5)

RФ1 = 0,14 0м; RФ2 = 0,084 0м; RФ3 = 0,336 0м:

Повний активний опір фазного провода: RФе = О, 56 0м;

Розрахуємо активний опір фазного дроти з урахуванням температурноїпоправки, вважаючи нагрів проводів на всіх ділянках рівним Т = 55 С.

Ом, (9.6)

де

град - температурний коефіцієнт опору алюмінію.

Активний опір нульового захисного провідника:

Ом (9.7)

Ом (9.8)

Для труби зі сталі: (= 1,8 Ом/км

Ом (9.9)

Таким чином, сумарний опір магістралі занулення одно:

RM3 е = RM3 1 + RМЗ 2 + RM3 3 = 0,544 Oм (9.10)

Визначаємо зовнішні індуктивні опору. Для фазового провода:

Х'Ф = Х'ФМ - ХФL; (9.11)

Для магістралі занулення :

Х'М3 = Х'М3 М - ХМ3 L; (9.12) де

Х'М3 і Х'ФМ-індуктивні опору, обумовлені взаємоіндукціїфазового проводу та магістралі занулення;

ХМ3 і ХФ1-зовнішні індуктивні опору самоіндукції.

Індуктивні опору, обумовлені взаємоіндукції фазовогопроводи та магістралі занулення визначаються за формулою:

Х'ФМ = Х'М3 М = 0145 lg (dФМ3), (9.13)

де d - відстань між фазним і нульовим проводом. (для 1 і 2 d = 15мм, для 3 d = 9.5 мм)

Х'ФМ1 = Х'М3М = 0,145 lg15 = 0,17 Ом. (9.14)

Х'ФМ2 = Х'М3М = 0,145 lg15 = 0,17 Ом. (9.15)

Х'ФМ3 = Х'М3М = 0,145 lg9, 5 = 0,142 Ом. (9.16)

Сумарний опір на всіх ділянках:

Х'ФМ = Х'М3М = 3 * 0,145 = 0,482 Ом (9.17)

Зовнішні індуктивні опору визначаються за формулою:

XФL = X'L * L, де X'L-питомий опір самоіндукції, Ом/м.

X'L1 = 0,09 * 0,25 = 0,023 Oм

X'L2 = 0,068 * 0,075 = 0,005 Oм

X'L3 = 0,03 * 0,03 = 0,0009 Oм

Сумарне зовнішнє індуктивний опір фазового провода:

ХФL = 0,029 Oм

XM3L1 = 0,068 * 0,25 = 0,017 Oм

XM3L2 = 0,03 * 0,075 = 0,0025 Oм

XM3L3 = 0,138 * 0,03 = 0,004 Oм.

Сумарне зовнішнє індуктивний опір магістралі занулення:

XM3L = 0,024 Oм

Сумарне зовнішнє індуктивний опір:

ХФ '= 0,435-0,0314 = 0,453 Ом

ХМ3' = 0,435-0,0244 = 0,458 Ом < p> Визначаємо внутрішній індуктивний опір:

ХФ "1-2 = XM3" 1-2 = 0,057 * 0,075 = 0,001 Ом

ХФ "3 = 0,0157 * 0,03 = 0,0005 Oм

Опір фазного проводи й магістралі занулення:

ZФ = 0,78 Ом

ZM3 = 0,79 Oм

Ток однофазного КЗ визначимо за формулою:

IКЗ = 220/(0,78 +0,79) = 132 А (9.18)

Порівняємо розрахункові параметри з допустимими: IКЗ = 132> 12 А

Крім того, повинна виконуватися умова: ZM3 <2 * ZФ

Умова виконується.

9.3 РОЗРАХУНОК Місцеву витяжну вентиляцію

Вентиляція - організований і регульований повітрообмін, що забезпечуєвидалення з приміщення повітря, забрудненого шкідливими газами, парами,пилом, а також поліпшує метеорологічні умови в цехах. За способомподачі в приміщення свіжого повітря і видалення забрудненого, системи ділятьна природну, механічну і змішану.

Механічна вентиляція може розроблятися як загальнообмінна, так імісна з загальнообмінної. У всіх виробничих приміщеннях, де потрібнанадійний обмін повітря, застосовується припливно-витяжна вентиляція. Висотаприймального пристрою повинна залежати від розташування забрудненого повітря.
У більшості випадків приймальні пристрої розташовуються в нижніх зонахприміщення. Місцева вентиляція використовується для видалення шкідливих речовин 1 і
2 класів з місць їхнього утворення для запобігання їх розповсюдження вповітрі виробничого приміщення, а також для забезпечення нормальнихумов на робочих місцях.

9.4 РОЗРАХУНОК виділення тепла

А) тепловиділення від людей

тепловиділення людини залежать від важкості роботи, температуринавколишнього повітря і швидкості руху повітря. У розрахунку використовуєтьсяявне тепло, тобто тепло, що впливає на зміну температури повітря вприміщенні. Для розумової роботи кількість явного тепла, що виділяється однимлюдиною, становить 140 Вт при 10оС і 16 Вт при 35оС. Для нормальнихумов (20оС) явні тепловиділення однієї людини становлять близько 55 Вт
Вважається, що жінка виділяє 85%, а дитина - 75% тепловиділеньдорослого чоловіка. У що розраховується приміщенні (5х10 м) знаходиться 5 чоловік.
Тоді сумарне тепловиділення від людей буде:

Q1 = 5 * 55 = 275 Вт (9.19)

Б) тепловиділення від сонячної радіації.

Розрахунок тепла надходить у приміщення від сонячної радіації Qост і Qп
(Вт), проводиться за наступними формулами:

- для засклених поверхонь

Qост = Fост * qост * Aост (9.20)

- для покриттів

Qп = Fп * qп (9.21)

де Fост і Fп - площі поверхні скління і покриття, м2 qост і qп - тепловиділення від сонячної радіації, Вт/м 2, через 1 м2поверхні засклення (з урахуванням орієнтації по сторонах світу) і через 1 м2покриття;

Аоста - коефіцієнт врахування характеру скління.

У приміщенні є 2 вікна розміром 2х1, 2 м2. Тоді Fост = 4,8 м2.

географічну широту приймемо рівною 55о, вікна виходять на південний схід,характер віконних рам - з подвійним склінням і дерев'яними палітурками.
Тоді,

qост = 145 Вт/м 2, Аоста = 1,15

Qост = 4,8 * 145 * 1,15 = 800 Вт

Площа покриття Fп = 20м2. Характер покриття - з горищем. Тоді,

qп = 6 Вт/м2

Qп = 20 * 6 = 120 Вт

Сумарне тепловиділення від сонячної радіації:

Q2 = Qост + Qп = 800 +120 = 920. Вт (9.22)

В) тепловиділення від джерел штучного освітлення.

Розрахунок тепловиділень від джерел штучного освітлення проводитьсяза формулою:

Q3 = N * n * 1000, Вт (9.23)

Де N - сумарна потужність джерел освітлення, кВт; n - коефіцієнт теплових втрат (0,9 для ламп розжарювання і 0,55 длялюмінесцентних ламп).

У нас є 20 світильників з двома лампами ЛД30 (30Вт) і 2 місцевихсвітильника з лампами Б215-225-200 або Г215-225-200. Тоді отримуємо:

Q3 = (20 * 2 * 0.03 * 0.55 +2 * 0.2 * 0.9) * 1000 = 1020 Вт

Г) тепловиділення від радіотехнічних установок і пристроївобчислювальної техніки.

Розрахунок виділень тепла проводиться аналогічно розрахунку тепловиділень відджерел штучного освітлення:

Q4 = N * n * 1000, Вт (9.24)

Коефіцієнт теплових втрат для радіотехнічного пристрою становитьn = 0,7 і для пристроїв обчислювальної техніки n = 0,5.

У приміщенні знаходяться: 3 персональних комп'ютери типу Pentium PRO з 600
Вт (разом з моніторами) і 2 принтера EPSON по 130 Вт

Q4 = (3 * 0.6 +2 * 0.13) * 0.5 * 1000 = 1030 Вт

Сумарні тепловиділення складуть:

Qс = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 3245 Вт (9.25)

Qізб - надлишкова теплота в приміщенні, що визначається як різниця між
Qс - теплом, які виділяються в приміщенні і Qрасх - теплом, що видаляється зприміщення.

Qізб = Qс-Qрасх (9.26)

Qрасх = 0,1 * Qс = 324,5 Вт

Qізб = 2920,5 Вт

9.5 РОЗРАХУНОК необхідний повітрообмін

Обсяг припливного повітря, необхідного для поглинання тепла, G (м3/ч),розраховують за формулою:

G = 3600 * Qізб/порівн * p * (tуд-tпр) (9.27)

Де Qізб - теплоізбиткі (Вт);

Ср - масова питома теплоємність повітря (1000 Дж/кгс); р - щільність припливного повітря (1,2 кг/м 3) tуд, tпр - температура видаляється і припливного повітря.

Температура припливного повітря визначається за СНіП -П-33-75 дляхолодного і теплої пори року. Оскільки видалення тепла складніше провестив теплий період, то розрахунок проведемо саме для нього, прийнявши tпр = 18оС.
Температура повітря, що видаляється визначається за формулою:

tуд = tрз + a * (h-2) (9.28)

Де tрз - температура в робочій зоні (20оС); а - наростання температури на кожен метр висоти (залежить відтепловиділення, приймемо а = 1оС/м) h - висота приміщення (3,5 м)

tуд = 20 +1 * (3,5-2) = 21,5 оС

G = 2160, м3/ч

9.6 ВИЗНАЧЕННЯ поперечні розміри Повітропровід

Вихідними даними для визначення поперечних розмірів воздуховодає витрати повітря (G) і допустимі швидкості його руху на ділянцімережі (V).

Необхідна площа воздуховода f (м2), визначається за формулою:

V = 3 м/с f = G/3600 * V = 0,2 м2 ( 9.29)

Для подальших розрахунків (при визначенні опору мережі, підборівентилятора та електродвигуна) площа воздуховода приймається рівноюнайближчої більшої стандартною величиною, тобто f = 0,246 м2. У промисловихбудівлях рекомендується використовувати круглі металеві повітроводи. Тодірозрахунок перетину воздуховода полягає у визначенні діаметра труби.

За довідником знаходимо, що для площі f = 0,246 м2 умовний діаметрвоздуховода d = 560 мм.

9.7 ВИЗНАЧЕННЯ ОПОРУ МЕРЕЖІ

Визначимо втрати тиску у вентиляційній мережі. При розрахунку мережінеобхідно врахувати втрати тиску у вентиляційному обладнанні.
Природним тиском в системах механічної вентиляції нехтують. Длязабезпечення запасу вентилятор повинен створювати в повітроводі тиск,що перевищує не менше ніж на 10% розрахунковий тиск.

Для розрахунку опору ділянки мережі використовується формула:

P = R * L + Ei * V2 * Y/2 (9.30)

Де R - питомі втрати тиску на тертя на ділянках мережі

L - довжина ділянки воздуховода (8 м)

Еi - сума коефіцієнтів місцевих втрат на ділянці воздуховода

V - швидкість повітря на ділянці воздуховода, (2,8 м/с)

Y - щільність повітря (приймаємо 1,2 кг/м 3).

Значення R, визначаються за довідником (R - за значенням діаметравоздуховода на ділянці d = 560 мм і V = 3 м/с). Еi - залежно від типумісцевого опору.

Результати розрахунку воздуховода і опору мережі наведено в таблиці
9.2, для мережі, наведеною на малюнку 25 нижче.

Рис. 25.

Таблиця 9.2. Розрахунок повітроводів мережі.
| № | G | L | V | d | М | R | R * L | Еi | W | Р |
| уч. | м3/ч | м | м/с | мм | Па | Па/м | Па | | Па | Па |
| 1 | 2160 | 5 | 2,8 | 560 | 4,7 | 0,018 | 0,09 | 2,1 | 9,87 | 9,961 |
| 2 | 2160 | 3 | 2,8 | 560 | 4,7 | 0,018 | 0,054 | 2,4 | 11,28 | 11,334 |
| 3 | 4320 | 3 | 4,5 | 630 | 12,2 | 0,033 | 0,099 | 0,9 | 10,98 | 11,079 |
| 4 | 2160 | 3 | 2,8 | 560 | 4,7 | 0,018 | 0,054 | 2,4 | 11,28 | 11,334 |
| 5 | 6480 | 2 | 6,7 | 630 | 26,9 | 0,077 | 0,154 | 0,9 | 24,21 | 24,264 |
| 6 | 2160 | 3 | 2,8 | 560 | 4,7 | 0,018 | 0,054 | 2,4 | 11,28 | 11,334 |
| 7 | 8640 | 3 | 8,9 | 630 | 47,5 | 0,077 | 0,531 | 0,6 | 28,50 | 29,031 |

Де М = V2 * Y/2, W = M * Ei (9.31)

Pmax = P1 + P3 + P5 + P7 = 74,334 Па. (9.32)

Таким чином, втрати тиску у вентиляційній мережі складають
Р = 74,334 Па.

9.8 ПІДБІР ВЕНТИЛЯТОРА І ЕЛЕКТРОДВИГУНА

Необхідний тиск, що створюється вентилятором з урахуванням запасу нанепередбачене опір у мережі в розмірі 10% складе:

Pтр = 1,1 * P = 81,7674 Па (9.33)

У вентиляційній установці для даного приміщення необхідно застосувативентилятор низького тиску, тому що РТР менше 1 кПа.

Вибираємо осьовий вентилятор (для опорів мережі до 200 Па) поаеродинамічних характеристик тобто залежностей між повним тиском
РТР (Па), що створюється вентилятором і продуктивністю Vтр (м/год).

З урахуванням можливих додаткових втрат або підсосу повітря вповітроводі необхідна продуктивність вентилятора збільшується на
10%:

Vтр = 1,1 * G = 9504 м/ч (9.34)

За довідником вибираємо осьовий вентилятор типу 06-300 N4 з ККД nв = 0,65першого виконання. ККД ремінною передачі вентилятора nрп = 1,0.

Потужність електродвигуна розраховується за формулою:

(9.35)

N = 332 Вт

По потужності вибираємо електродвигун АОЛ-22-2 з потужністю N = 0,6 кВт ічастотою обертання 2830 об/хв.

-----------------------< br>2

кім.3

Кім. 1

ком.2

Ком.4