17. Исследование звукоизоляционных характеристик строительных материалов.

Звукоизоляционным называется материал, обладающий вязко-упругими свойствами и динамическим модулем упругости не более 15 МПа.

Материалы, производимые в виде рулонов или плит, используются в конструкциях межэтажных перекрытий, во внутренних стенах и перегородках, а также как виброизоляционные прокладки под машины и оборудование и применяются с целью улучшения изоляции звука.

Акустические строительные материалы подразделяются по следующим основным признакам: по форме: штучные, рулонные (маты, холсты, полосовые прокладки), рыхлые и сыпучие (вата минеральная и стеклянная, минеральные пористые заполнители); по жесткости (величине относительного сжатия): мягкие, полужесткие, жесткие, твердые; по горючести: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. По структурным признакам данные виды изделий разделяются на пористо-волокнистые (из минеральной и стеклянной ваты), пористо-ячеистые (из ячеистого бетона и перлита), пористо-губчатые (пенопласты, резины).

Ассортимент пористо-волокнистых звукоизоляционных изделий на рынке России и за рубежом представлен минераловатными плитами на синтетическом связующем. Минераловатные изделия изготавливают в виде мягких и полужестких плит плотностью 50 - 150 кг/м³. Связующими служат полимеры: фенолоформальдегиды, мочевиноформальдегиды, а также поливинилацетат.

В Финляндии производят материал "Акустокарху" толщиной 10-30 мм, объемной массой 75-150 кг/м³. Изделия облицовывают войлоком, облицовочной тканью или без облицовки. Данный вид материала является также и теплоизоляционным. Для производства минеральной ваты используют шихту из различных сырьевых материалов: горные породы (гранит, диабаз, эффузивы, сланцы, доломит, известняк, диатомит и другие), доменные шлаки (кусковые и огненно-жидкие), бой глиняного и силикатного кирпича, мергель. Шихту расплавляют в ванных печах и формируют вату при помощи дутьевого метода. Плиты получают конвейерным методом путем обработки минеральной ваты водными растворами связующего с последующим уплотнением и отверждением полимера в конвейерном сушиле и разрезкой на размеры.

Минераловатные плиты на битумном связующем изготавливают обработкой минеральной ваты в момент ее образования расплавленным диспергированым битумом. Затем получившийся ковер уплотняют до войлока. Содержание битума в расплаве - от 2 до 6 %. Мягкие плиты выпускают в виде рулонов длиной 1 - 3 м, шириной 0,375 - 1,25 м и толщиной 0,03 - 0,06 м с показателем предела прочности при разрыве от 5-10-3 до 8-10-3 МПа и плотностью 100 и 150 кг/м³. Полужесткие плиты выпускают размером 1х0,5х(0,5-0,8) м, плотностью 250 - 400 кг/м³. Жесткие плиты на битумном связующем имеют такую же плотность, но размеры - 1х0,5х(0,04-0,06) м и предел прочности при изгибе - не менее 0,11 - 0,14 МПа.

Плиты на крахмальном связующем изготавливаются из расплава, который при помощи центрифугальной чаши, вращающейся с частотой 1000 об/мин, раздувается в минеральную вату кольцевой дутьевой головкой. Связующее, состоящее из мазута, горячей воды, крахмала и парафина, распыляется на минеральный ковер. Полученный пропитанный материал подпрессовывается и подвергается обработке острым паром, сушке и резке. Объемная масса получаемых плит - от 100 до 150 кг/м³.

Для звукоизоляции используются также стекловолокнистые изделия (вата, маты и полосы) на синтетическом связующем и без него, которые прошиваются или проклеиваются. Из штапельного стеклянного волокна длиной 20 - 40 см и толщиной (8 - 20)-10-6 м получают плиты с применением полимерных связующих. Маты и плиты выпускают плотностью 20 - 250 кг/м³, толщиной от 10 до 50 мм. Повышение тонкости стеклянного волокна увеличивает звукоизоляционные свойства материалов.

В России выпускают на основе стеклохолста и битумного связующего звукоизоляционный рулонный материал "Шуманет-100"с показателем индекса изоляции ударного шума 23 дБ, толщиной 3 мм, размером 15,0-1,0 м. Масса рулона составляет 19,5 кг, поверхностная плотность - 1,3 кг/м², прочность на разрыв вдоль полотна - 170 Н. Индекс снижения уровня динамического шума под паркетной доской в конструкции "плавающего пола" составляет 18 дБ. Цена за 1 м² - 3,25 Евро , за рулон - 48,75 Евро . Применяют "Шуманет-100" в качестве упругого слоя в конструкциях звукоизоляционных полов: поверх плит железобетонных перекрытий; под фанеру при укладке штучного паркета или под паркетную доску; между лагами и плитой перекрытий в конструкциях деревянных полов; под балки деревянных перекрытий в местах опоры на стены.

Существуют также звукоизоляционные плиты из стеклянного штапельного волокна "Шумостоп-С2" и "Шумостоп-С5". Различие материалов в толщине: у марки С2 составляет 20 мм, у С5 - 50 мм. Плиты "Шумостоп-С2" имеют следующие технические характеристики: размер плиты - 1250х600 мм, плотность - около 60 кг/м³, индекс снижения уровня ударного шума -не менее 42 дБ, индекс дополнительной изоляции воздушного шума - не менее 3 дБ, цена за 1 м² - 3,5 Евро . Применяют материал в конструкциях звукоизоляционных полов с повышенными требованиями к изоляции ударного шума в качестве упругого слоя поверх плит перекрытия, по которому выполняется армированная стяжка толщиной не менее 60 мм.

Звукоизоляционные материалы изготавливают и из базальтового штапельного волокна, рулонного прошивного базальтового материала РПМБ-С и РПМБ-К, рулонного офактуренного материала базальтового РОМБ.

Достоинством данного вида материалов является их экологическая безопасность, негорючесть, хорошие звукоизоляционные свойства. Недостатком - высокая стоимость, большие энергетические затраты на плавление базальта и производство штапельного супертонкого волокна.

Изделия на минеральной основе - асбестовые материалы -выпускаются в виде плит и матов из асбестового волокна с добавкой вяжущего (цемента или жидкого стекла). Толщина асбестовых плит составлет 15 - 40 мм, матов - до 80 мм.

Из кремнеземного волокна изготавливают маты "SuperSil", которые используются при монтаже перегородок на каркасной основе, панелей ЗИПС (рис. 1) для снижения передачи структурного шума. Кроме этого, волокно является огнестойкой термоизоляцией при устройстве каминов, печей, труб и т. д. Применяется в качестве прокладочного материала в конструкциях деревянных перекрытий и полов для снижения передачи ударного и структурного шума. Характеристики материала: диаметр волокна - (6 - 9)-10-6 м, толщина мата -6 мм, размер рулона - 30х0,92 м, плотность - 130 кг/м³, индекс снижения уровня ударного шума в конструкциях "плавающего" пола под стяжкой поверхностной плотностью 120 кг/м² - не менее 27 дБ, рабочая температура - до 1200 ⁰С, цена за 1 погонный метр - 8,5 Евро .

На основе минерального сырья получена также композиция из портландцемента и эмульсии синтетической смолы (сополимера этилена и винилацетата), взятых в равных пропорциях. К ним добавляли наполнитель (кварцевый песок или доменный шлак). Слой полимерцементной композиции толщиной 3 - 7 мм поглощает звук в диапазоне частот 125 - 4000 Гц, снижая шумы на 25 - 49 дБ.

На основе древесных композитов разработаны составы, которые содержат вспененное гипсовое вяжущее. Материал обладает звукоизолирующими свойствами, но имеет низкую водостойкость, поэтому используется с изоляционным слоем или внутри помещений. Существуют материалы на основе асбеста и опилок, стружек или древесных частиц, прошедших через сито 10х10 мм. Соотношение гипса и опилок составляет 1:4 по объему, гипс применяется без вспенивания. Плотность материала составляет 650 - 850 кг/м³, прочность при сжатии - 2,0 - 3,5 МПа.

Для звукоизоляции также используются двух- и трехслойные древесно-опиловочные пористые плиты. Композицию составляют опилки хвойных пород, карбамидный олигомер и отвердитель. Расход связующего составляет 8 % от массы сухих компонентов. Смесь формируется послойно в ковер, уплотняется и подвергается горячему прессованию при удельном давлении 1,5 МПа. При этом образуются плиты толщиной 40 мм, плотностью 500 кг/м³, прочностью при изгибе - 2,0 - 2,5 МПа. Материал обладает тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что материалы очень широко представлены на отечественном рынке и за рубежом. Предлагается и большой выбор материалов для конкретного вида акустической защиты и декоративной отделки помещений. Вместе с тем, минеральные волокна различной природы не горючи (кроме тех, в состав которых входит органическое связующее: битум, полимеры, органические клеи на природных и синтетических полимерах), высокоэффективны при использовании в качестве звукоизоляции. Но применение этих видов строительных материалов ограничивается очень высоким коэффициентом влагопоглощения, высокой гигроскопичностью, что при работе в регионах с влажным климатом резко снижает эксплуатационные характеристики.

18. Исследование сопротивления заземляющих устройств электроустановок

Защитное заземление

Защитное заземление - это основная, старейшая и наиболее широко применяемая мера защиты от поражения электрическим током. Защитным заземлением называют специальное устройство, которое соединяет с грунтом токопроводящие конструкции, могущие оказаться под напряжением, и способное понизить их потенциал. При замыкании на корпус, не имеющий связи с землёй (например, в случае повреждения изоляции обмотки электродвигателя), потенциал его по отношению к земле достигает величины фазного, а при двойном замыкании - линейного напряжения сети. Если в тех же условиях корпус заземлен, то его потенциал понизится до потенциала заземлителя, благодаря чему напряжение прикосновения может быть уменьшено до безопасной величины. Кроме того, при наличии заземления, человек, прикасающийся к корпусу, находящемуся под напряжением, включается параллельно цепи между корпусом и землей. Если в этом случае сопротивление заземлителя растекание тока во много раз меньше сопротивления тела человека, то основная часть тока замыкания будет проходить через землю, а ток, проходящий через тело, будет мал, и опасность поражения при этом не возникает. Таким образом, назначение защитного заземления состоит в том, чтобы создать между корпусом защищаемого устройства и землей электрическое соединение с достаточно малым сопротивлением для того, чтобы при замыкании на корпус этого устройства прикосновение к нему человека, не могло вызвать прохождения через его тела тока такой величины, которая угрожала бы жизни или здоровью. Величины максимально допустимых сопротивлений заземляющих устройств приведены в таблице 1 (ПТЭ и ПТЧ 1975 г.).

Краткие теоретические сведения

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [1] предусматривают следующие термины и определения:

– заземлением какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством;

– защитное заземление – заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности;

– рабочее заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки;

– заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников;

– заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлических соединений между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей;

– заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляющие части с заземлителем.

Заземление электроустановок следует выполнять: при напряжении 380 В и выше переменного тока; 440 В и выше постоянного – во всех случаях; при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного и от 110 до 440 В постоянного тока – при работах в условиях повышенной опасности и особо опасных. 

Различают искусственное и естественное заземление.

На рис. 10.1, а представлена схема искусственного заземления электроустановки 1, состоящая из вертикальных заземлителей 3, металлических соединенных полос 2. вертикальные заземлители выполняются длиной не более 2,5 м и изготавливаются из стального проката в виде уголка 60´60 и 50´50 или из стальных труб толщиной не менее 2,5 мм. В качестве соединительной полосы используется полосовая сталь толщиной 4 мм и более, сечением не менее 48 мм. Глубина заложения вертикальных заземлителей и полос – 0,5…0,8 м от поверхности земли. Расстояние между вертикальными заземлителями определяется из условия= 21.

В производственных помещениях (рис. 10.1, б) дополнительно прокладывается видимый контур по стене на высоте 0,3 м от пола, который соединяется с заземлением 2 не менее чем в двух точках 5. Электроустановки подключаются к видимому контуру параллельно.

Контроль сопротивления заземления электроустановок производится прибором М416 (измеритель сопротивления заземления). При измерении прибор следует располагать в непосредственной близости от измеряемого заземлителя , так как при этом на результате измерения сказывается сопротивление

проводов, соединяющих прибор с заземлением.

Стержни, образующие вспомогательный заземлитель и потенциальный электрозонд, устанавливаются на расстояниях, указанных на рис. 10.2 и 10.3.

Во избежание увеличения переходного сопротивления заземлителя и зонда стержни следует забивать в грунт прямыми ударами, стараясь не раскачивать их. Сопротивление вспомогательного заземлителя и зонда не должно превышать величин, указанных в паспорте прибора.

  Рис. 10.1. Схема заземления: а – электроустановки; б – группы электроустановок; 1 – электроустановка; 2 – соединительная полоса; 3 – вертикальный заземлитель; 4 – видимый контур заземления; 5 – соединитель видимого контура

  Практически для большинства типов грунтов, за исключением грунтов с высоким удельным сопротивлением, сопротивление вспомогательных заземлителей не превышает Ом.

Для повышения точности измерения следует уменьшить сопротивление вспомогательных заземлителей путем увлажнения почвы вокруг них или увеличения их количества.

Дополнительные стержни вбиваются на расстоянии не менее 2–3 м друг от друга. Все стержни, образующие контур зонда или вспомогательного заземления, соединяются между собой электрически.

Рис. 10.2. Подключение измерителя сопротивления заземления: 1 – прибор М416; 2 – кнопка контроля; 3 – реохорд; 4 – переключатель; 5 – вспомогательный электрод; 6 – зондирующий электрод; 7 – электроустановка; 8 –заземление

Измерение производится по схеме, приведенной на рис. 10.2. В результаты измерения входит сопротивление провода, соединяющего зажим и.

Поэтому такое включение используется, когда не требуется особой точности измерения, т.е. при сопротивлении заземления до 1 Ом.

При точных измерениях перемычку с клемм 1 и 2 снимают и прибор подключают по четырехзажимной схеме (на рис. 10.2 дополнительный проводник показан пунктиром), что позволяет исключить погрешность, вносимую сопротивлением соединительных проводов и контактов.

Для сложных заземлителей, выполненных в виде контура с протяженным периметром, подключение прибора выполняется по четырехзажимной схеме, показанной на рис. 10.3.

Рис. 10.3. Подключение прибора по четырехзажимной схеме и сложному (контурному) заземлителю

10.2. Порядок выполнения работы

10.2.1. Измерение сопротивления заземления

>   Подготовить измеритель сопротивления заземления к работе:

– расположить прибор на ровной поверхности;

– установить переключатель в положение «контроль 5 Ом», нажать кнопку и, вращая реохорд, добиться установки стрелки индикатора на нулевую отметку. На шкале реохорда при этом должно быть показание 5±0,3 Ом, что говорит об исправности прибора.

>   В соответствии с рис. 10.2 собрать схему.

>   Переключатель 1 установить в положение .

>   Нажать кнопку и, вращая ручку реохорда, добиться максимального приближения стрелки индикатора к нулю.

>  Результат измерения равен произведению показателя шкалы реохорда на «множитель», если полученное сопротивление окажется больше 10 Ом, переключатель установить в положение ,илии повторить предыдущую операцию.

>   Определить сопротивление вспомогательного электрода , для чего на лабораторной установке клеммыипоменять местами, повторить ту же операцию.

>   Привести схему в соответствие с рис. 10.2.

>   Определить сопротивление зондирующего электрода , предварительно поменяв на лабораторной установке клеммыиместами.

>   Результаты измерений представить в виде табл. 10.1.

Таблица 10.1

Результаты измерений

 Примечание. Допустимое сопротивление заземления принимается в соответствии с выполняемым вариантом по табл. 10.2.

Таблица 10.2

Варианты и дополнительные данные для расчета заземления

10.2.2. Расчет заземления

>   Расчет заземления выполняется согласно заданному варианту.

>   Определить сопротивление одиночного трубчатого заземлителя по формуле

 ,                        (10.1)

или

 ,               (10.2)

  где – расчетное значение удельного сопротивления однородного грунта,;

  –глубина забивки, м; – удельное сопротивление грунта (определяется по табл. 10.3);–  коэффициент, зависящий от климатического зоны (табл. 10.4);и– соответственно, длина и  диаметр заземлителя.

Таблица 10.3

Удельное сопротивление однородного грунта (приближенное значение)

  Таблица 10.4

Значения повышающего коэффициента по климатическим зонам для нормальной влажности грунта

>    Определить число заземлителей

 .                                               (10.3)

>    Уточнить число заземлителей с учетом коэффициента использования заземления

 ,                                           (10.4)

  где – коэффициент использования заземлителя определяется по табл. 10.5.

Таблица 10.5

  Коэффициент использования для вертикальных заземлителей

  >   Определить общее сопротивление вертикальных заземлителей , Ом,

                                                                                      .                                       (10.5)

>   Определить длину полосы , см, соединяющей трубы:

– для заземлителей, расположенных в ряд,

 ;                                     (10.6)

– для заземлителей, расположенных по контуру,

 .                                         (10.7)

  >   Определить сопротивление полосы , уложенной на глубину,

 ;       ,

где – ширина полосы, см, принимается равной диаметру заземляющих труб, т. е..

>   Определить сопротивление полосы с учетом экранирования, Ом,

 ,                                          (10.9)

где – коэффициент использования полосы, определяется по табл. 10.6.

>   Определить сопротивление растеканию сложного заземления, Ом,

 .                              (10.10)

Таблица 10.6

  Коэффициент использования заземлителя для полосы

19. Исследование опасные факторы статического электричества.

Статическое электричество — это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых материалов или на изолированных проводниках. Постоянное электроста-тическое поле (ЭСП) — это поле неподвижных зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними. Возникновение зарядов статического электричества происходит при относительном перемещении двух находящихся в контакте тел, кристаллизации, а также вследствие индукции. ЭСП характеризуется напряженностью (Е), определяемой отношением силы, действующей в поле на точечный электрический заряд, к величине этого заряда. Единицей измерения напряженности ЭСП является вольт на метр (В/м). Электрические поля создаются в энергетических установках и при электротехнологических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поля неподвижных зарядов) или стационарного электрического поля (электрическое поле постоянного тока). Исследования биологических эффектов показали, что наиболее чувствительны к электростатическим полям нервная, сердечно-сосудистая, нейрогуморальная и другие системы организма. У людей, работающих в зоне воздействия электростатического поля, встречаются разнообразные жалобы: на раздражительность, головную боль, нарушение сна, снижение аппетита и др. Характерны своеобразные "фобии", обусловленные страхом ожидаемого разряда. Склонность к "фобиям" обычно сочетается с повышенной эмоциональной возбудимостью. Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены в специальном ГОСТе ССБТ. Они зависят от времени пребывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей (Епред) равен 60 кВ/м в 1 ч. При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется. В диапазоне напряженности от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в электростатическом поле без средств защиты t    (ч)  где Ефакт — фактическое значение напряженности электро¬статического поля, кВ/м. Применение средств защиты работающих обязательно в тех случаях, когда фактические уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах превышают 60 кВ/м. Одним из распространенных средств защиты от статического электричества является уменьшение генерации электростатических зарядов или их отвод с наэлектризованного материала, что достигается: • заземлением металлических и электропроводных элементов оборудования; • увеличением поверхностной и объемной проводимости диэлектриков; • установкой нейтрализаторов статического электричества. Заземление проводится независимо от использования других методов защиты. Более эффективным средством защиты является увеличение влажности воздуха до 65-75%, если позволяют условия технологического процесса. В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться: антистатическая обувь, антистатический халат, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое заземление тела человека.