5. Безопасность и экологичность проекта

5.1. Расчет заземления.

Разрабатываемый ЭП предназначен для приведения в движение и управления механизмом передвижения козлового крана. Характеристики питающей сети, сети управления и двигателя представлены в таблице 3.

Таблица 5.1

Характеристика питающей сети:
Число фаз	Три, с нулевым проводом
Нейтраль	Глухозаземлённая
Род тока	~(переменный)
Величина питающего напряжения	380 В
Частота	50 Гц
Характеристика сети управления:
Наличие трансформатора	Отсутствует
Род тока	~(переменный)
Величина питающего напряжения	380 В
Частота	50 Гц
Характеристика двигателя:
Тип двигателя	MTF311-6
Род тока	~(переменный)
Величина питающего напряжения	380 В
Степень защиты	IP44
Способ охлаждения	IC0141
Номинальная мощность	11 кВт

Для предохранения от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды крановое электрооборудование должно быть достаточно защищённым, либо размещаться в кожухах и оболочках с необходимой степенью защиты.

Вся электрическая аппаратура должна размещаться в герметизированной кабине крановщика или в специальном отапливаемом аппаратном помещении. Конечные выключатели должны иметь корпуса из латуни или чугуна.

Требования к устройству грузоподъемных кранов, их эксплуатации и ремон­ту регламентированы Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ и ПТБ). Все эти документы разработаны с целью обеспечить безопасность работы на грузоподъемных кранах и с электротехническими установками, предусмотреть возможные неполадки и указать способы устранения.

Грузоподъемные краны относятся к передвижным электроустановкам. Они имеют свои особенности с точки зрения электробезопасности: работают на открытом воздухе; их кабельные питающие линии подвержены механическим воздействиям; имеется большое количество контактных соединений и разъемов; они не всегда обслуживаются персоналом со специальной электротехнической подготовкой.

К основным мерам защиты при эксплуатации таких установок относятся: применение сетей с изолированной нейтралью и соответствующий постоянный контроль состояния изоляции, защитное заземление и защитное отключение, ограждение токоведущих частей и блокировки.

Характерным для передвижных электроустановок и механизмов является устройство защитного заземления и зануления. В сетях с изолированной нейтралью выполняется собственное заземляющее устройство или надежная связь с заземляющим устройством источника питания; в сетях с глухозаземленной нейтралью источника питания (зануление).

Рис. 5.1. Заземление (зануление) крана, установленного на открытом воздухе и питающегося гибким переносным кабелем: 1 – заземлитель; 2 – питающая сеть; 3 – неподвижный четырехжильный кабель; 4 – гибкий переносной питающий кабель; 5 – вводно-распределительное устройство; 6 – перемычка; 7- кран; 8 – рельсовые пути крана.

Заземление (зануление) передвижных механизмов осуществляется отдельной жилой в питающем гибком кабеле. Ее сечение по условиям механической прочности принимается равным сечению фазных жил. Если механизм передвигается по рельсам, они должны быть соединены с заземлением питающего шкафа, на стыках рельсов и между ними должны быть приварены перемычки из круглой стали диаметром 6 мм или полосовой – толщиной не менее 4 мм. При заземленной нейтрали и питании по воздушной линии длиной более 200м устанавливают повторное заземление рельсов сопротивлением не более 10 Ом.

На рис показано заземление (зануление) крана, установленного на открытом воздухе и получающего питание с помощью гибкого переносного кабеля.

Контроль за состоянием изоляции осуществляется непрерывно. Для сигнала о снижении сопротивления изоляции (или о прикосновении человека к одной из фаз) используется прибор, в котором датчиком является трансформатор напряжения 2 (рис). Реле напряжения 1 включено в цепь вторичной обмотки трансформатора напряжения (в разомкнутый треуголник).

Рис. 5.2. Схема непрерывного контроля сопротивления изоляции в сетях с изолированной нейтралью: 1- реле напряжения; 2 – трансформатор

При снижении сопротивления изоляции либо обеих фаз либо одной из них напряжение во вторичной обмотке трансформатора 2 увеличивается и при определенной величине уставки подает сигнал «Земля в сети».

Кран заземляют с помощью вертикальных заземлителей (стержней) длиной не менее 2.5 м и диаметром 25 мм, погружаемых вертикально в залежи на глубину не менее 2 м.Кран может применяться для обслуживания складов штучных и насыпных грузов, железнодорожных контейнерных площадок, на полигонах по производству железобетонных изделий, открытых сборочных площадках заводов. Климатическое исполнение крана по ГОСТ 15150-69 – У. Условия эксплуатации: температура от -40⁰С до +40⁰С, относительная влажность воздуха характеризуется средним значением 95% при температуре окружающей среды равной +20°С; механические воздействия – вибрация с частотой 1-50 Гц, удары, давление ветра 200 Па. Кран запрещено эксплуатировать во взрывоопасной и пожароопасной среде, а также для перемещения взрывчатых, отравляющих, огнеопасных грузов, транспортировки людей и жидкого металла.

Согласно ПУЭ в электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление защитного заземления R_з в любое время года не должно превышать 10 Ом, если суммарная мощность источников (трансформаторов, генераторов), подключенных к сети не превышает 100 кВА.

Определим расчетное сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_в по формуле:

Где l=50*d=2.5 м, d=0.005 м – длина и диаметр вертикального заземлителя (трубы);

t=(l/2+t₀) – расстояние от середины трубы до поверхности земли;

t₀ =0.5 м– глубина погружения в землю верхнего конца трубы

ρ_рас=ρ*К_м – расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных элементов, Ом*м;

ρ=100 Ом*м (суглинок) – удельное сопротивление грунта;

К_м=1.8 – климатический коэффициент сопротивления грунта (повышающий коэффициент при вертикальных заземлителях на глубине заложения 0.5 – 0.8 м);

Определим ориентировочное количество одиночных стержневых заземлителей (труб)

Где η_в^`=1 – коэффициент использования вертикальных заземлителей (для ориентировочного расчета)

Исходя из схемы размещения вертикальных заземлителей, определяем действительное значение коэффициента использования вертикальных заземлителей η_в=0.77 .

Расстояние между смежными заземлителями примем а=2*l=5 м.

Определяем необходимое число вертикальных заземлителей:

Определяем общую длину соединительной полосы l_n, :

-при расположении вертикальных заземлиителей в ряд:

Определяем сопротивление соединительной полосы:

Где b=0.04 м – ширина соединительной полосы;

t₀ =0.5 м–расстояние от поверхности земли до верха полосы (верх полосы и верх трубы совмещены);

ρ_рас^{`</sup>=ρ*К<sub>м</sub><sup>`}=100*4.5=450 Ом*м – расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтальной полосы;

К_м^`=4.5 - климатический коэффициент сопротивления грунта (соединительной полосы) для горизонтальных заземлителей.

Вычисляем общее расчетное сопротивление заземляющего контура R с учетом соединительной полосы

Где η_г=0.83 – коэффициент использования горизонтального заземлителя.

R≤R_з выполняется.