9. ОХОРОНА ПРАЦІ І ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ
У процесі дипломного проектування ведеться дослідно-конструкторська розробка пристрою постановки перешкод. У рамках розробки проводиться експеримент. Завданням експерименту є з'ясування залежності придушення корисного сигналу в приймальному пристрої сигналом із змінною частотою. Роботи проводяться на лабораторному стенді радіотехнічної лабораторії. При проведенні 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 у радіотехнічних ЛАБОРАТОРІЇ
Дія електричного струму на організм людини.
Ступінь впливу електроструму на організм людини залежить від його величини про довжину впливу. У випадку, якщо пристрої живляться від напруги 380/220 В або 220/127 В в електроустановках з заземленою нейтраллю застосовується захисне занулення.
Призначення занулення.
Занулення застосовується в чотирипровідних мережах напругою до 1 кВ з заземленою нейтраллю. Занулення здійснює захист шляхом автоматичного відключення пошкодженої ділянки електроустановки від мережі та зниження напруги на корпусах занулені електрообладнання до безпечного на час спрацьовування захисту. Зі всього вище сказаного робимо висновок, що основне призначення занулення - забезпечити спрацьовування максимального струмового захисту при замиканні на корпус. Для цього струм короткого замикання повинен значно перевищувати встановлення захисту або номінальний струм плавких вставок. 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 і опору ділянки тіла. Опір ділянки тіла складається з опору тканин внутрішніх органів і опору шкіри. При розрахунку приймається R = 1000 Ом. Вплив струму різної величини наведено в таблиці 9.1.
Таблиця 9.1
Струм, мА
Вплив на людину
Змінний струм
Постійний струм
0,5
Відсутній
Відсутній
0,6-1,5
Легке тремтіння пальців
Відсутній
2-3
Сильне тремтіння пальців
Відсутній
5-10
Судоми в руках
Нагрівання
12-15
Важко відірвати руки від проводів
посилення нагріву
20-25
руки паралізує негайно
посилення нагріву
50-80
Параліч дихання
утруднення дихання
90-100
при t> 3 сек - параліч серця
параліч дихання
До електроустановок змінного і постійного струму при їх експлуатації пред'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 використовується дріт марки Алп, що прокладаються в сталевій трубі. Вибираємо перетин алюмінієвого проводу S = 2.5 мм. Споживач підключений до третього ділянці живильної магістралі.
Перша ділянка магістралі виконаний четирехжільним кабелем марки АВРЕ з алюмінієвими жилами перерізом (3 * 50 +1 * 25) мм в поліхлорвінілової оболонці. Довжина першої ділянки - 0,25 км. Ділянка приховується автоматом А 3110 з комбінованим 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. Магістраль живиться від трансформатора типу ТМ = 1000 з первинним напругою 6 кВ і вторинним 400/220 В.
Магістраль занулення на перших двох ділянках виконана четвертої житловий живильного 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 електричних установок:
1. Якщо захист здійснюється автоматичними вимикачами, що мають тільки електромагнітні розчеплювача, тобто спрацьовують без витримки часу, то До вибирається в межах 1,251,4
2. Якщо захист здійснюється плавкими запобіжниками, час перегорання яких залежить від величини струму (зменшується зі зростанням струму), то з метою прискорення відключення До беруть 3.
3. Якщо установка захищена автоматами виключення з назад залежною від струму характеристикою, подібною характеристикою запобіжників, то так само К3.
Вибираємо стандартний запобіжник на 15 А.
Так як у схемі наведено ділянку магістралі більше 200 м, то необхідно повторне занулення. Значення опору занулення не повинно перевищувати 10 Ом.
Розрахункова перевірка занулення
Визначимо розрахункове значення опору трансформатора:
Розрахуємо активний опір фазного проведення для кожного з ділянок:
(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 ділянок:
Ом (9.3)
Ом (9.4)
Ом (9.5)
RФ1 = 0,14 0м; RФ2 = 0,084 0м; RФ3 = 0,336 0м:
Повний активний опір фазного провода: RФ = О, 56 0м;
Розрахуємо активний опір фазного дроти з урахуванням температурної поправки, 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 = 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 взаємоіндукції фазового проводу та магістралі занулення;
ХМ3 і ХФ1-зовнішні індуктивні опору самоіндукції.
Індуктивні опору, обумовлені взаємоіндукції фазового проводу 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 = 15 мм, 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
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 забезпечує видалення з приміщення повітря, забрудненого шкідливими газами, парами, пилом, а також поліпшує метеорологічні умови в цехах. За способом подачі в приміщення свіжого повітря і видалення забрудненого, системи ділять на природну, механічну і змішану.
Механічна вентиляція може розроблятися як загальнообмінна, так і місцева з загальнообмінної. У всіх виробничих приміщеннях, де потрібен надійний обмін повітря, застосовується припливно-витяжна вентиляція. Висота приймального пристрою повинна залежати від розташування забрудненого повітря. У більшості випадків приймальні пристрої розташовуються в нижніх зонах приміщення. Місцева вентиляція використовується для видалення шкідливих речовин 1 та 2 класу з місць їхнього утворення для запобігання їх розповсюдження в повітрі виробничого приміщення, а також для забезпечення нормальних умов на робочих місцях.
9.4 РОЗРАХУНОК виділення тепла
А) тепловиділення від людей
Тепловиділення людини залежать від важкості роботи, температури навколишнього повітря і швидкості руху повітря. У розрахунку використовується явне тепло, тобто тепло, що впливає на зміну температури повітря в приміщенні. Для розумової роботи кількість явного тепла, що виділяється однією людиною, складає 140 Вт при 10оС і 16 Вт при 35оС. Для нормальних умов (20оС) явні тепловиділення однієї людини становлять близько 55 Вт Вважається, що жінка виділяє 85%, а дитина - 75% тепловиділень дорослого 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 в 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 м2 поверхні засклення (з урахуванням орієнтації по сторонах світу) і через 1 м2 покриття;
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 проводиться за 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 для люмінесцентних ламп).
У нас є 20 світильників з двома лампами ЛД30 (30Вт) і 2 місцевих світильника 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 пристроїв обчислювальної техніки.
Розрахунок виділень тепла проводиться аналогічно розрахунку тепловиділень від джерел штучного освітлення:
Q4 = N * n * 1000, Вт (9.24)
Коефіцієнт теплових втрат для радіотехнічного пристрою становить n = 0,7 і для пристроїв обчислювальної техніки n = 0,5.
У приміщенні знаходяться: 3 персональних комп'ютери типу Pentium PRO по 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 з приміщення.
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 по СНиП-П-33-75 для холодної і теплої пори року. Оскільки видалення тепла складніше провести в 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 кожний метр висоти (залежить від тепловиділення, 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 воздуховода є витрати повітря (G) і допустимі швидкості його руху на ділянці мережі (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, підборі вентилятора та електродвигуна) площа воздуховода приймається рівною найближчої більшої стандартною величиною, тобто f = 0,246 м2. У промислових будівлях рекомендується використовувати круглі металеві повітроводи. Тоді розрахунок перетину воздуховода полягає у визначенні діаметра труби.
За довідником знаходимо, що для площі f = 0,246 м2 умовний діаметр воздуховода d = 560 мм.
9.7 ВИЗНАЧЕННЯ ОПОРУ МЕРЕЖІ
Визначимо втрати тиску у вентиляційній мережі. При розрахунку мережі необхідно врахувати втрати тиску у вентиляційному обладнанні. Природним тиском в системах механічної вентиляції нехтують. Для забезпечення 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 діаметра воздуховода на ділянці d = 560 мм і V = 3 м/с). Еi - залежно від типу місцевого 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.
№ уч.
G
м3/ч
L
м
V
м/с
d
мм
М
Па
R
Па/м
R * L
Па
Еi
W
Па
Р
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
Необхідне тиск, що створюється вентилятором з урахуванням запасу на непередбачене опір у мережі в розмірі 10% складе:
Pтр = 1,1 * P = 81,7674 Па (9.33)
У вентиляційній установці для даного приміщення необхідно застосувати вентилятор низького тиску, тому що РТР менше 1 кПа.
Вибираємо осьовий вентилятор (для чинячи опір?? ний мережі до 200 Па) по аеродинамічних характеристик тобто залежностей між повним тиском РТР (Па), що створюється вентилятором і продуктивністю Vтр (м/год).
З урахуванням можливих додаткових втрат або підсосу повітря в повітроводі 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 = 0,65 першого 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 і частотою обертання 2830 об/хв.
