ОХРАНА ТРУДА

Расчет зануления.
Вентиляция на рабочем месте монтажника.
Студент: Никитина Е.М.

Группа: АС-1-93
Консультант: Слепнев В.И.
Москва 1998
РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ МОНТАЖЕ СЕТИ.

В данном дипломном проекте производится разработка вычислительной сети, в состав которой входит 64 ЭВМ, соединение между которыми реализуется при помощи кабелей. В основном, работы по монтажу сети заключаются сборке закупленных компонент сети, их подключении к электросети.

     Монтаж, наладка, испытания, а также последующая работа с установкой производится совместно с источниками питания, измерительными приборами, работающими от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью.

Для обеспечения электробезопасности при монтаже, наладке и работе с сетью необходимо обратить особое внимание на создание защитных мер от попадания пользователей и обслуживающего персонала под напряжение, для предотвращения электротравматизма при работе с сетью.

Покрытие рабочего места монтажника должно быть выполнено из изоляционных материалов, при нагревании не выделяющих вредных веществ.

     На рабочем месте необходимо наличие зануления. Все электронные устройства необходимо занулить.

     Электропитание рабочего места должно быть подключено через рубильник, установленный в месте, удобном для быстрого отключения питания рабочего места, должны быть предприняты меры для

обесточивания рабочего места в аварийных режимах. Обычно ставится автоматический выключатель с защитой от короткого замыкания.

При работе необходимо соблюдать ряд предохранительных мер по предотвращению электротравматизма, для отключения поврежденного электрооборудования используется автоматический выключатель, отключающий рабочее место от сети.  При работе необходимо использовать инструмент с изолирующими ручками.
РАСЧЕТ ЗАНУЛЕНИЯ.

Все работы, связанные с наладкой и эксплуатацией сети ведутся в помещении, относящемуся к категории "без повышенной опасности" поражения электрическим током.

  Для питания измерительных приборов и устройства на рабочем месте используется сеть переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

  В сети с глухозаземленной нейтралью при однофазном замыкании на корпус необходимо обеспечить автоматическое отключение поврежденного электрооборудования. При кратковременном аварийном режиме создается безопасность обслуживания и сохранность электрооборудования. Однако кратковременность может быть обеспечена только  созданием определенной кратности тока короткого замыкания на корпус по отношению к номинальному  току  защитного аппарата. Этого можно добиться только прокладкой  специального провода достаточной проводимости - нулевого провода, к  которому присоединяются корпуса электрооборудования.

Схема защитного зануления показана на рис.3.1.

Помимо заземления нейтрали, на схеме представлены повторные заземления нулевого провода, которые снижают напряжение на заземленных корпусах электрооборудования в случае обрыва нулевого провода.

Для того, чтобы снизить опасные потенциалы при замыкании на корпус, используются повторные заземлители с сопротивлением заземлителя не более 10 Ом.

  В помещении, где производится монтаж сети, питание электроустановок осуществляется от подстанции с трансформатором P=600 кВт, удаленной от рабочего места на 300 м. Питание к распределительному щиту подводится алюминиевым проводом сечением 25 мм¤, а роль нулевого проводника выполняет стальная полоса сечением 50 мм.

При использовании зануления должны быть выполнены следующие условия :

    Iкз => k*Iном ,                  (3.1)

    где - коэффициент кратности номинального тока Iном (А) плавкой вставки предохранителя, k=3.

Номинальным током плавкой вставки Iном называется ток, значение которого указано непосредственно на вставке заводом-изготовителем. Номинальный ток Iном в помещении 40 А.  Значение Iкз зависит от фазного напряжения сети и сопротивления цепи, в том числе от полного сопротивления трансформатора Zт, фазного проводника Zф, нулевого защитного проводника Zнз, внешнего индуктивного сопротивления петли "фазный провод - нулевой защитный провод" (петли "фаза-нуль") Xп, активного сопротивления заземлений нейтрали обмоток трансформатора Rо и повторного заземления нулевого защитного проводника Rп.  Поскольку Rо и Rп, как правило, велики по сравнению с другими сопротивлениями, ими можно пренебречь.

  Выражение для Iкз будет иметь вид :

                        Uф

      Iкз = ----------- ,         (3.2) 

                       Zт/3 + Zп
      где Zп = Zф + Zнз + Xп - комплексное полное сопротивление петли "фаза-нуль".

  Удельное сопротивление фазного провода :             p = 0,028 (Ом*мм2)/м , Sсеч = 25 мм2,

  отсюда сопротивление фазного провода :

rф = р * (Lф / Sф) = 0,028 * 300 / 25 = 0,336 Ом.

   Удельное сопротивление нулевого провода:  p = 0,058 (Ом*мм2)/м , Sсеч = 50 (мм2 ),

  отсюда сопротивление нулевого провода :         

   Rнз = p * (L / S)  = 0,058 * 300 / 50 =  0,348(Ом).

  Значения Xф и Xнз малы, ими можно пренебречь.

 Значение Xп можно определить по формуле :            

                           dср

  Xп = 0,145*lg---------- ,       (3.3)

                           2             

                          k  * dф
     где k = 0,3894,

dср   - расстояние между проводниками,

dф    - геометрический диаметр.

Расчеты дают значение Xп = 0,556 Ом.

  Сопротивление электрической дуги берем равной

  rд  = 0,02 (Ом), Xд = 0.

  В соответствии с мощностью трансформатора

  rт = 0,0044 (Ом),  Xт = 0,0127 (Ом)

  Полное сопротивление петли "фаза-нуль" :

                _______________

               /           2

Zп = Ö (Rнз+Rф+Rд) +Xп            (3.5) 
Zп = 0,716 (Ом).
  При использовании зануления по требованиям ПУЭ (правила устройства электроустановок)

   Rнз/Rф = 0,348/0,336 < 2 , следовательно ПУЭ выполняется.

           Uф         220

  Iкз = -------- = ------------- = 301,6 А.

         Zт/3+Zп    0,013+0,716

При попадании фазы на зануленный корпус электроустановки должно произойти автоматическое отключение.

Iкз => k*Iном

301,6 => 3*40 = 120

Защитное зануление выполнено правильно, следовательно, отключающая способность системы обеспечена.

Определим напряжение прикосновения и ток через человека до срабатывания защиты :

Uпр = Iкзh * Rh

            Iкз*Rнп          1/Rh

          ____________    _________

  Iкзh =                *               (3.6)

          Rh*Rпз           1     1

          ------- + Rо    --- + ---

          Rh  Rпз         Rh    Rпз

          

 Схема замещения представлена на рис.3.2.





Рис.3.2. Схема замещения.
Rпз = 0,348 (Ом), Rнп = 10 (Ом), Rо = 4 (Ом)

Rh = 1 (кОм)

Uпр = 29,9 (В)

Такое напряжение безопасно для человека при времени воздействия :

               50

    tдоп  <= --------

             I

              hрасч
              Uпр      29,9

    I     = ------- = ------- = 29,9 (мА)

     hрасч    Rh       1000
  Предельно допустимое время пребывания человека под действием электрического тока :

             50          50

    tдоп <= -------- = ------- = 1,67 (с)

             I          29,9

              hрасч
   В качестве прибора защитного отключения можно выбрать автоматический выключатель, расчитанный на Iном = 40 А и tср = 0,3 (с) при Iкз = 301 (А).

               Iном

  Tср = tср*  ------- = 0,11 (с).

                Iкз
  Это должно обеспечить надежную защиту, при этом должно выполняться :

          Iкз

    K = -------- => 1,4

          Iном
          300

    K = -------- = 7,5 >> 1,4

          40
ВЕНТИЛЯЦИЯ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ МОНТАЖНИКА.

Расчет вентиляции проводится для наиболее неблагоприятных условий:   тёплый период года,  в помещении включены все ПЭВМ (3 шт. мощностью 500 Вт каждая). В помещении  работают три монтажника.  Учитывая,  что один человек выделяет 90 Вт тепла,  общие тепловыделения  от  людей составят

Q1 = 90 * 3 = 270 Вт.

Тепловыделения  от  ПЭВМ  и  источников  искусственного освещения определяются по формуле:

         Q = N * n,                    (3.7)                           где Q - тепловыделения, Вт;

N - суммарная мощность устройств, Вт;

n - коэффициент тепловых потерь ( n=0,7 для ПЭВМ,  n=0,55 для люминесцентных ламп).

Тепловыделения от  3-х  ПЭВМ  составят 

Q2 = 1500 * 0,7 = 1050 Вт.

Тепловыделения от 4-х ламп  ЛБ-65  составят

Q3 = 260 * 0,55 = 143 Вт.

В тёплый период года необходимо также учитывать  тепловыделения от  солнечной радиации.  Рассматриваемое помещение  находится на первом этаже двухэтажного здания, окна ориентированы на  юго-запад и имеют двойное остекление в деревянной  раме. Поэтому тепловыделения от солнечной радиации можно определить по формуле:

 Q4 = Fост * q * Aост             (3.8)          где Q4  - тепловыделения от солнечной радиации,

Вт;

Fост - площадь остекления, м2;

q - тепловыделения  через  1 м2 поверхности остекления, Вт/м2;

Аост - коэффициент учёта характера остекления.

В рассматриваемом  случае Fост = 4 м2, q = 145  Вт/м2, Аост = 1,15. Тогда по (3.8)

 Q4  = 4 * 145 * 1,15 = 667 Вт.

Суммарные избыточные тепловыделения

Q =  Q1 + Q2 + Q3 + Q4  =

   = 270 + 1050 + 143 + 667 = 2130 Вт.

Объём приточного воздуха,  необходимого для  поглощения избытков тепла определяется по формуле:

           3600 * Q

   G = -------------------             (3.9)

       Cр * r * (tуд - tпр)              
где G   - объём приточного воздуха,  м3/ч;

Q   - теплоизбытки, Вт;

Cр  - удельная теплоёмкость воздуха (1000 Дж/(кг*oС));

r   - плотность воздуха (1,2 кг/м3);

tуд - температура удаляемого воздуха, oС;

tпр - температура приточного воздуха, oС.

Температура приточного воздуха в тёплый период года для широты Москвы принимается равной 20 oС. Температура удаляемого воздуха определяется по формуле:

tуд = tрз + a * (H-2),                (3.10)

где tуд  - температура удаляемого воздуха,  oС;

tрз  - оптимальная температура воздуха   в   рабочей зоне (23 oС);

a   - температурный градиент ( 1 oС/м);

H   - высота помещения (3,5 м).

tуд  = 23 + 1 * (3,5-2) = 24,5  oС.

Тогда по (3.9):

          3600 * 2130

  G = --------------------- =  1420 м3/ч.

      1000 * 1,2 * (24,5-20)

 

Проведём расчёт  принудительной  внешнеобменной приточной вентиляции для указанного помещения.  Вентиляционная система состоит из следующих элементов:

- приточной камеры,  в состав которой входят вентилятор с электродвигателем,  калорифер для подогрева воздуха  в холодное время года и жалюзийная решётка для  регулирования объёма поступающего воздуха;

- круглого стального воздуховода длиной 1,5 м;

- воздухораспределителя ВП для подачи воздуха в помещение.

Потери давления  в  вентиляционной системе определяются по формуле:

                    V2 * r

    H = R * l * x * ------ ,          (3.11)

                      2                 
где H - потери давления, Па;

R - удельные потери давления  на трение  в  воздуховоде, Па/м;

l - длина воздуховода, м;

x - суммарный коэффициент местных потерь в системе;

V - скорость воздуха (V=3 м/с);

r - плотность воздуха ( r=1,2 кг/м3).

Необходимый диаметр воздуховода для данной
 вентиляционной системы:

        _________     ___________

       /   G         /   1420

d =  Ö --------- = Ö ----------- = 0,41 м.

       900*V*p        900*3*3,14
Принимаем в качестве диаметра ближайшую  большую  cтандартную величину - 0,45 м.  Для воздуховода данного диаметра удельные потери давления на трение R=0,24 Па/м.

Местные потери возникают в жалюзийной решётке  (x=1,2), воздухораспределителе  (x=1,4)  и калорифере (x=2,2).  Тогда суммарный коэффициент  x = 1,2+1,4+2,2 = 4,8.

Тогда по (3.11): 

                         9 * 1,2                                                                       

  H = 0,24 * 1,5 + 4,8 * -------  = 26,28Па.

                            2
 С  учётом  10%-ого  запаса   

H = 1,1 * 26,28 = 28,91 Па,

а G = 1,1 * 1420 = 1562 м3/ч.

По каталогу  выбираем  вентилятор осевой серии МЦ №4:  расход воздуха 1600 м3/ч,  давление 40 Па, КПД 65%, скорость вращения 960 об/мин,  диаметр колеса 400 мм,  мощность электродвигателя 0,032 кВт (двигатель соединён на  одной  оси  с вентилятором).
              

    В данном разделе рассматривался вопрос обеспечения электробезопасности при испытании и наладке устройства, перечислены требования к инструменту, электроаппаратуре, произведен расчет заземления, предусмотрена защита обслуживающего персонала от поражения электрическим током. Также произведен расчет вентиляции на рабочем месте монтажника с целью обеспечения комфортных условий работы.

Iз

ro

rn