Безопасность технологических процессов. Учебное пособие

Окончание таблицы 5.4

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Высота пружины в ненагруженном состоянии, мм Число рабочих витков 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 Полная высота пружины в ненагруженном состоянии, мм Шаг ненагруженной пружины, мм

65 84 100 114 152 171 220 275

68 88 107 123 164 186 220 275

10 13 17 18 24 27 32 40

11. Определяют уровень шума в помещении после установки обору-

дования на виброизолирующие опоры и сравнивают его с предельно допустимым. В случае, когда вибрирующая установка находится за стеной помещения, для расчета используют следующую формулу:

L

=L-ΔL-(23·lgQ - 9) (5.11)

ф

2

где Q – масса одного м

стены, кг.

Методика расчета резиновых виброизоляторов [9]

1-5. Начало расчета резиновых виброизоляторов выполняется аналогично расчету пружинных виброизоляторов.

6. После определения массы установки вычисляют площадь попе-

2

речного сечения всех виброизоляторов, м

:

= 9,81 m0/σ, (5.12)

F

B

где m в резине: для мягкой резины (1...3)·10 стью (3,1...5)·10

– общая масса установки, кг; σ – расчетное статическое напряжение

0

5

Н/м2.

5

Н/м2, для резины с большей твердо-

7. Рабочая высота виброизолятора:

Е∙





Н

р

где Е – динамический модуль упругости резины, Па, 25∙10

, (5.13)





5

Па; K

емая суммарная жесткость виброизоляторов (формула 5.7).

8. Площадь поперечного сечения одного виброизолятора, м

F

= FB /nB, (5.14)

1

где n

– число виброизоляторов.

В

9. Далее для виброизоляторов призматической формы находят сто-

рону квадрата, м:

В

, (5.15)



для виброизоляторов цилиндрической формы – диаметр, м:

– требу-

B

2

,

31

10. Для обеспечения устойчивости виброизоляции необходимо, что-

бы соблюдалось условие:

для виброизоляторов призматической формы:

4 ∙/, (5.16)

1,5H

≤ В≤ 8HР (5.17)

Р

для виброизоляторов цилиндрической формы:

1,5H

≤ D≤ 8HР (5.18)

Р

Если это условие не выполняется, необходимо выбрать резину другой твердости либо изменить другие параметры (число изоляторов, площадь их поперечного сечения) или выбрать пружинные виброизоляторы.

11. Полную высоту, м, виброизолятора определяют по формуле:

H = H

+ 0,125·B, или H = HР +0,125·D, (5.19)

Р

12. После уточнения размеров виброизоляторов следует проверить

обеспечиваемую эффективность виброизоляции, дБА:







1󰇢, (5.20)







ву/







, (5.21)

, (5.22)

где 

где К

 20 ∙󰇡

∆



– уточненная частота собственных вертикальных колебаний, Гц;





– уточненная общая жесткость всех виброизоляторов, Н/м;

ву







К

∙

ву





К

∙

где F м

– уточненная площадь поперечного сечения всех виброизоляторов,

B

2

; тоу – уточненная масса виброизолированной установки, кг.

Если общая масса установки т

≥ тТ, то тоу = т0.

0

13. Определяют уровень шума в помещении после установки резино-

вых виброизоляторов:

L = L

Полученное значение L должно быть равным или ниже L

- ΔLУ, (5.23)

K

. Если это

дoп

условие не выполняется, необходимо изменить характеристики резины или другие параметры виброизоляторов.

32

ЗАДАНИЕ 6. Расчет защитного заземления оборудования



Для защиты от поражения электрическим током применяют ряд организационных и технических решений, в числе которых:

- электрическое разделение сетей;

- электрическая изоляция, контроль и профилактика ее повреждения;

- защита от случайного прикосновения к токоведущим частям;

- применение малых напряжений при работе с ручным инструментом;

- устройство защитного заземления, зануления, защитного отключения;

- применение сред

ств индивидуальной защиты.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам [17].

Замыканием на корпус или, точнее, электрическим замыканием на корпус, называется случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Оно может быть результатом повреждения изоляции, падения провода, находящегося под напряжением, на нетоковедущие металлические час

ти и т.д.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения человека электрическим током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие указанных выше причин.

Заземляющее устройство – это со

вокупность заземлителя – проводников (электродов), соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем (рис. 6.1).

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Различают заземлители искусственные, пред

назначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.

Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные стержни, уголки, трубы.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют полосовую сталь.

В качест

ве естественных заземлителей могут использоваться проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей, и другие конструкции.

33

Р

р

л

в

м

Д

-

я

-

,

-

в

С

е

а

З

л

о

н

ф

р

й

ы

е

т

а

л

и

ш

е

ы

л

о

м

д

н

о

л

щ

р

а

е

я

т

ч

ю

р

м

н

т

р

у

и

е

т

о

м

т

и

о

л

ш

п

е

4

с

н

а

о

ы

о

у

р

с

р

з

н

е

х

п

ж

е

и

в

и

н

и

б

н

т

о

ф

щ

ы

и

н

и

р

м

и

р

и

м

л

н

о

н

е

л

ж

о

т

о

в

е

и

у

м

л

с

,

я

т

е

б

к

t

м

Г

т

а

е

м

у

и

о

л

и

а

о

а

р

с

о

у

н

и

а

т

о

ы

л

и

а

и

а

л

0

е

а

я

рамет зазем косно пусти

жение

щени

ления

долже произ

случа ется р

ния э устан новле транс дов п длино полос носно клима

асчет з

ы зазем

ителей

ения и

ых знач

ля расч

характ

, способ

план э

оборуд

форма

глубина

данные

н быть с

одились

ечение

в 40x4

вным о

адание

ектрооб

влено э

ной мо

ормато

едполаг

Lв = 3 сечени

заземл

ическая

щитного

ения –

заземля

ага в пе ний.

Рис.

та зазе

ристика

заземле

ектроус

вания;

и разме

их погр

измерен

оружен

эти изм

соедини

м. Расст

ной, дву

а проек

рудован

ектрооб

ности э

а превы

ется ис

м, в кач

м 40 x ющее у зона при

заземле

исло, р

щих пр

иод зам

6.1. Схема

ления не

электро

ия нейт

ановки

ы элект

жения в

й удель

заземлит

рения и

ельной

яние ме

или тр

ирован

я произ

рудован

ектродв

ает 100

ользова

стве гор

мм. Глу тройство

нормаль

ия имее

змеры и

оводник

кания

заземляю

бходим

становк

али тра

указан

одов п емлю; ого соп

ель, кли

арактер

олосы

ду верт

м длина

е. Выпо

одствен

е высок

игателей

кВ А. В

ие сталь

зонталь ина заз

с распо

ной вла

целью

порядок в, при к азы на к

его устр

:

(тип ус

сформат

ем осно

оектиру

отивлен

атическ стика кл

екоменд

кальны

вертика

нить ра

ого цеха

го напр

1000 В качеств ых тру ого эле

мления,

ожение

ности).

предели

размеще торых н

рпус не

йства

ановки,

ра и ген

ных раз

мого гр

я грунта х услов

матичес ется пр

и электр

ьного э

чет защ

учитыв

жения (3

. Мощн

вертик

диамет

трода –

= 0,5 м

0

электр

рунт – с

ь основ

ния оди

пряжен

превыш

рабочее ератора); меров и

ппового

на учас

й, при к кой зон инять д

дами пр

ектрода.

тного з

я то, что

80 В) пр

сть пит

льных э ом d =

оединит

. Выбир

дов в р

глинок.

ые па-

очных я при-

ют до-

напря-

разме-

зазем-

ке, где

торых

.

я всех

нима-

земле-

в цехе

уста-

ющего

ектро-

,053 м

льной ем выд (2-я

34

Методика расчета [17]

1. Определяют тип заземляющего устройства и наибольшее допу-

стимое значение его сопротивления R

, установленное «Правилами

Д

устройства электроустановок» (ПУЭ).

- для установок до 1000 Вт: 10 Ом – при суммарной мощности генераторов или трансформато-

ров, питающих данную сеть, не более 100 кВ-А;

4 Ом – во всех остальных случаях.

- для установок выше 1000 Вт: 0,5 Ом

2. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта:

в



расч

∙

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом·м (табл. 6.1); φ

в

, (6.1)

в

– коэффициент сезонности, учитывающий возможность изменения сопротивления грунта в течение года, для вертикального электрода (табл. 6.2 и 6.3).

Таблица 6.1

Приближенные значения удельного сопротивления грунта, Ом∙м

Грунт, вода

Торф 20 Гравий, щебень 2000 Чернозем 30 Каменистый грунт 4000 Глина 60 Скалистый грунт 104-107 Суглинок 100 Вода морская 0,2-1 Лесс 250 Вода речная 10-100 Супесок 300 Вода прудовая 40-50 Песок 500 Вода грунтовая 20-70

Признаки климатических зон для определения коэффициента сезонности φ

Характеристика

климатической зо-

ны Средняя многолетняя низшая температура января, °С Средняя многолетняя высшая температура июля, °С Среднегодовое колво осадков, см Продолжительность замерзания вод, дней

Удельное сопро-

тивление, Ом∙м

Климатические зоны России

1 2 3 4

от -20 до -15 от -14 до -10 от -10 до 0 от 0 до +5

от +16 до +18 от +18 до +22 от +22 до +24 от +24 до +26

~ 40 ~ 50 ~ 50 30-50

190-170 ~ 150 ~ 100 0

Грунт, вода

Удельное сопро-

тивление, Ом∙м

Таблица 6.2

35

Таблица 6.3

Коэффициент сезонности φ для однородной земли

Влажность земли во время измерения ее сопротивления Клима тическая зона

Вертикальный электрод длиной 3 м

(5 м)

Повы-

шенная

Нормаль-

ная

Малая

Горизонтальный электрод длиной

10 м (50 м)

Повы-

шенная

Нормаль-

ная

Малая

1 1,9 (1,5) 1,7 (1,4) 1,5 (1,3) 9,3 (7,2) 5,5 (4,5) 4,1 (3,6) 2 1,7 (1,4) 1,5 (1,3) 1,3 (1,3) 5,9 (4,8) 3,5 (3,0) 2,6 (2,4) 3 1,5 (1,3) 1,3 (1,2) 1,2 (1,1) 4,2 (3,2) 2,5 (2,0) 2,0 (1,6) 4 1,3 (1,2) 1,1 (1,1) 1,0 (1,0) 2,5 (2,2) 1,5 (1,4) 1,1

3. Определяют сопротивление растеканию тока одного вертикально-

го электрода в зависимости от конфигурации.

Для трубчатого или стержневого электрода:



где 



расч







∙∙





– расчетное удельное сопротивление грунта, Ом∙м; 

расч

󰇡











∙ ∙



󰇢, (6.2)



и d – длина







и диаметр вертикального электрода, м, (для уголка с шириной b, d=0,95b); t – расстояние от середины электрода до поверхности земли, м;





где t



– расстояние от вертикального электрода до поверхности земли, м.

0





, (6.3)



4. Определяют ориентировочное число вертикальных электродов:



ориент



где R

n

в

– допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства;

Д

– коэффициент использования вертикальных электродов, для ориенти-





, (6.4)

Д∙



ровочного расчета принимается равным единице.

5. Находят ориентировочный коэффициент использования верти-

ориент

кальных электродов n

по табл. 6.4, приняв отношение расстояния между вертикальными электродами к их длине равным единице, используя метод интерполяции.

6. Уточняют число вертикальных электродов:



Д∙



, (6.5)

ориент



7. Определяют длину горизонтального электрода – соединительной

полосы L

, м, по следующим формулам:

Г

при расположении вертикальных электродов в ряд (рис. 6.2, а):

L

= a(n-1), (6.6)

Г

36

а

–

л

П

т

ф

л

й

0

8

л

–

с

О

р

н

я

в

т

о

ы

(

Э0,0,0,0,0,

е

о

с

м

ю

ь

и

д

т

а

и

в

л

ш

а

т

о

х

к

о

м

е

с

ы

у

л

р

а

е

д

и

н

ы

в

ж

О

е

п

т

н

й

н

д

т

д

о

р

о

в

б

т

з

л

и

в

и

х

2

щ

-0,70,70,60,60,50,50,5

р

)

6

(

о

е

2

к

д

л

о

03 08 03 08 05 02 0

я

о

н

а

при р

где a ство э

нимае

Коэ

Чис

зазем

теле

2 4

6 10 20 40 60

10

зонта

сположе

рассто

ектродо

ри кон

ся равн

фициент

о

и-

, n

. Опред

ьного эл

ии верт

ние меж

, рассчи

урном з

й велич

использо

труб, уго

Отно

1

лектроды 85 73 65 59 48

-

ляют р

ктрода (

кальны

LГ =

у верти

анное п землени

не пери

ания пВ в

ков и т.п.)

ение рас

2

размещен

0,91 0,83 0,77 0,74 0,67

-

счетное стальной

электро

1,05∙ a∙n,

альным

формул

и длина

етра зда

ртикальн

без учета

тояния ме

3

в ряд

0,94 0,89 0,85 0,81 0,76

-

дельное

полосы)

ов по ко

электро

е 6.5.

горизон

ия.

х электро

лияния п

ду элект

1

Электр

0,69 0,61 0,56 0,47 0,41 0,39 0,36

сопроти

:

туру (р

ами, a =

ального

ов группо лосы связ

одами к и

ды разме

ление г

сунок 6.

LВ; n –

электро

Таб

ого зазем

длине

ены по к

8

унта дл

,б):

(6.7)

оличе-

а при-

ица 6.4 ения

3

нтуру

,85 ,80 ,76 ,71 ,66 ,64 ,62

гори-

где  циент

Ри

9.

элект

удельн

сезонно

. 6.2. Схе

пределя

ода стал

е сопро

ти для г

ы размещ

т сопр

ной пол

г



расч

ивление

ризонта

ния элект

в ряд (

тивлени

сы, соед

∙

г

грунта,

ьного эл

родов гру

) и по кон

растека

иняюще

м∙м (та

ктрода (

пового за

уру (б)

ию тока

вертика

лица 6.1

аблица

емлителя

Rг, Ом, г

ьные эл

г

); 

– к

.3).

вид в пла

оризонт

ктроды:

(6.8)

эффи-

е):

льного

37

где 

г



г

г

– расчетное удельное сопротивление грунта; Lг – длина горизон-

расч



г







г

,

, (6.9)



тального электрода, м; b – ширина горизонтального электрода, которая принимается обычно b=0,04м.

Таблица 6.5

Коэффициенты использования rjT горизонтального полосового электрода,

соединяющего вертикальные электроды (трубы, уголки и т.п.) группового заземлителя

Отношение рас-

стояния между

вертикальными

электродами к их

длине

1 0,85 0,77 0,72 0,62 0,42 2 0,94 0,80 0,84 0,75 0,56

3 0,96 0,92

2 4 6 10 20 40 60 100

Вертикальные электроды размещены в ряд

Вертикальные электроды размещены по контуру

Число вертикальных электродов

- - -

0,88 0,82 0,68

- - -

1 2 3

-

0,45 0,40 0,34 0,27 0,22 0,20 0,19 0,55 0,48 0,40 0,32 0,29 0,27 0,23 0,70 0,64 0,56 0,45 0,39 0,36 0,33

10. Проверяют результирующее сопротивление всего заземляющего

устройства по формуле:

в

г

, (6.10)

где ŋ





зу

вŋггŋв

,ŋ

– коэффициенты использования горизонтального и вертикально-

г

в

го электродов соответственно, определяются по табл. 6.4 и 6.5.

11. Заземляющее устройство должно удовлетворять условию:



зу

≤ 

, (6.11)

д

В том случае, когда сопротивление заземляющего устройства превышает допустимое значение, следует увеличить количество вертикальных электродов и повторить расчет, начиная с п.7, либо изменить другие параметры.

38

З

н

й

О

Н

а

т

о

П

н

ш

а

В

ф

а

р

З

е

э

о

л

и

у

2

0

м

е

у

п

0

ы

н

с

ч

)

Р

й

р

м

н

к

н

ю

щ

о

е

Д

н

щ

к

н

х

ы

э

р

я

ф

т

р

у

»

й

а

т

ю

т

к

д

ы

р

е

х

н

д

т

р

д

н

у

н

и

к

л

а

и

а

о

А

е

а

и

м

н

п

о

к

т

н

с

и

е

ю

з

п

ж

а

о

л

й

а

е

а

я

=

В

и

2

ул

р

л

п

с

н

и

м

щ

ф

о

к

э

о

л

к

Δ

т

в

п

я

ы

д

т

а

н

а

п

и

о

с

у

а

я

м

ы

н

к

е

д

с

о

я

ы

з

е

й

о

я

о

е

д

ч

т

едине часте

жение

щий з ка пи ком, к

фазы боль ты и новки

ащитны

ие с нул

электро

бласть

м до 100

улевым

нуляем

ания (ге

торый в

ринцип

а корпу

ой ток к

втомати

(рис. 7.1

ЗА

зануле

вым за станово

римене

В с глу

защитн

е части ератора,

свою оче

действи между

ороткого

еское о

.

АНИЕ 7

ием наз

итным п

, которы ия – тре

озаземле

м прово

лектроус

трансфо

едь сое

зануле

азой и н замыка

ключен

. Защит

вается

оводник

могут о

хфазные

ной ней

дником

ановки

матора)

инен с н

ия закл

улевым

ия, обес

е повре

ое зан

реднаме

м метал азаться

четырех

ралью.

азывает

заземле

ли с нул

йтралью

чается в

ащитны

ечиваю

денной

ение

енное эл

ических

од напр роводн

я прово

ной ней

вым раб

сточник

том, что

провод

ий сраб азы от

ектричес

нетоков жением.

е сети с

ник, сое

ралью и очим пр а питани

при зам

иком со

тывани

итающе

ое со-

дущих

напря-

иняю-

точни-

водни-

.

кании

дается

защи-

уста-

ле»: вод з – вто

занул чает кВ, м распо энерг польз

10 мм D = 5

авари

азный п

нуления

ичная об

адание

ния эле

лектроэ

щность

ожения и защи ется каб . Нулев

м от каб

ис. 7.1. П

ной сит

овод «2

– нулево

отка тр

а проек

тропита

ергию о

Р

= 2

ном

потреби

ен плав

ель с ме

й прово

ля.

инципиал

ации то

– метал

провод

нсформ

ирован

щей уст трансф

5 000 В⋅

елей эн

ими вст ными ж

сечение

ьная схем

коротк

ически

– нейтр

тора – ф

е. Пров

новки м

орматор

. Рассто

ргии L

авками.

лами д

м S

н.п.

=

39

защитног

го замы корпус

льная то зный пр

рить отк

ханичес

D/Ун (

ние от

250 м качест

аметром

04 мм2

занулен

ания пр

лектроу

чка тран

вод 2.

ючающ ого цех

/λ) напр

рансфор

(0,25 к е фазн

d = 3,56

роложе

я

ходит п

тановки формат

ю спос

, котора

яжением

атора д

). Потр

х прово

мм и се

на расс

«пет-

– про-

ра «0»

бность

полу-

10/0,4

места

битель

ов ис-

ением оянии

Т

,

у

о

П

,

о

Н Р

б

П

е

о

е

т

п

а

т

й

т

й

т

–

з

е

с

а

ы

л

в

о

т

к

е

о

к

д

к

в

м

U

к

о

в

л

п

ы

н

о

,

л

а

з

ю

ы

ь

ч

о

3

ы

н

т

х

т

н

а

к

л

ф

е

и

ы

в

б

я

ю

Z

т

о

з

о

т

а

и

ы

о

н

в

к

н

ы

и

р

,

е

з

ь

н

а

к

н

а

я

с

ф

о

.

т

р

п

я

р

а

у

к

л

и

к

д

о

т

д

а

о

–

л

2>3>4

3

6

где Z го и н ное с

будет венно участ

ок коро

Zф, Z

т

левого

противл

олное порядка так как

к.

а рис. 7

кого за

компле

н.з

ащитног ние про опротив

400 А и

срабат

.2 показа

Iкз =

ыкания

/ ((Zт /

ф

сы полн

провод

одников

ение пе

ри таки

вают ав

а схема

пределя

) + Zф +

х сопро иков со

петли фа

ли фазы

токах т

оматы т

устройс

т по фо

+ jxn)

н.з

ивлений тветств

ы – нул – нуль

ковая з ка и от

ва защит

муле:

трансфо

нно, Ом;

, Ом.

е более

щита ср

лючают

ого зан

матора,

– ин

jx

n

1 Ом, т

батывае

повреж

ления.

(7.1)

фазно-

уктив-

гда Iкз мгноенный

спосо

матич кания

где I

н

фици

1. Ав расце

2. Пл

3. Пл

4. Ав

стико

5. Ав стико

асчет з

ность.

ри зам

ски отк

удовлет

– номи

м

нт кратн

оматичес

итель, то вкий пред вкий пред

оматичес

(как пре

оматичес

(во взры

Рис. 7.2.

щитног

кании ф

ючается

оряет ус

нальный

сти ток

Знач

Тип

ий выкл

сть котор

хранител хранител

ий выклю охранител ий выклю

оопасных

Схема ус

зануле

азы на з

если зн

овию:

ток плав

, опреде

ние коэф

ащиты эл

чатель,

й срабат

(во взры

атель с о

ь)

атель с о

помещени

ройства з

ия про

нуленн

чение т

I

> k · I

кзо

кой вста

яется по

ициента

ктроуста

меющий

вает без в

оопасных

ратно зав

ях)

щитного з

зводитс

й корпу

ка одно

,

ом

ки пред

табл. 7.1

ратности

овки

только эл

держки в

омещени симой от

симой от

нуления

на его

электро

азного

храните

ока k

ектромагн

емени

х)

тока хара

отключ

становк

оротког

я, А; k

Таб

k

тный

тери-

1,

>

ющую

авто-

замы-

(7.2)

коэф-

ица 7.1

5-1,4

40