Электробезопасность производственных помещений.

Методика расчетов.

Электрическое сопротивление цепи человека определяется по формуле:

R_ч = r_ч + r_об + r_o_п, Ом (1),

где r_ч, r_об, г_оп - соответственно сопротивление тела человека, обуви и опорной поверхности, Ом.

При однофазном включении человека в 3 - х фазную четырехпроводную сеть с заземленной нейтралью, проходящий через него ток определяется по формуле:

I_ч = U_ф / (R_ч + r_o), А (2),

где U_ф - фазное напряжение, В;

r_o - сопротивление рабочего заземления, Ом.

При двухфазном включении человека в 3 -х фазную четырехпроводную сеть с заземленной нейтралью ток, проходящий через тело человека будет равен:

I_ч = U_л / r_ч, А (3), U_л = U_ф ´ √ 3, В (4),

где U_л - линейное напряжение, В.

При однофазном включении человека в 3-х фазную трехпроводную сеть с заземленной нейтралью ток, проходящий через тело человека будет равен:

I_ч = 3 U_ф / (3 R_ч + r_из), А (5),

где r_из -сопротивление изоляции провода, Ом.

В контур искусственного заземления входят вертикальные стержни и горизонтальные полосы, поэтому при расчете искусственного заземляющего контура вначале рассчитывается электрическое сопротивление одиночного вертикального стержня (электрода) по формуле:

R_в = 0, 16× r /l× {ln 2l/d + 0, 5ln [4(h₀ + 0, 5l) + l]: [4(h₀ + 0, 5l) - l]}, Ом (6),

где r - удельное сопротивление грунта, Ом × м;

l, d - соответственно длина и диаметр вертикальных стержней, м;

h₀ - глубина заложения полосы, м.

Затем рассчитывается суммарная длина горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные электроды в контурном заземляющем устройстве.

l_г = а (n - 1), м (7),

где n - число вертикальных электродов, а - расстояние между электродами, м.

Рассчитывается электрическое сопротивление горизонтального электрода

R_г = 0, 16× r l_г ´ ln l_г² /b× h₀, Ом (8),

где b - ширина горизонтального электрода, м.

Теперь рассчитывается электрическое сопротивление заземляющего контура по формуле:

R_к = (R_в + R_г) / (R_вh_в + R_гh_г)× n, Ом (9),

где h_в, h_г - соответственно коэффициенты стержней и полосы.

Сопоставляется расчетное сопротивление R с допустимым сопротивлением заземления. Если R > R_доп, то увеличивается число вертикальных стержней и длина горизонтального электрода. Расчет заземляющего контура осуществляется до тех пор, пока не будет удовлетворено условие R £ R_доп.

При зануленном оборудовании пробой изоляции на корпус превращается в однофазное короткое замыкание. Сила тока короткого замыкания рассчитывается по формуле:

I_к.з = U_ф / (R_тр. + r_пр. + R_м), А (10),

где R_тр - сопротивление питающего трансформатора, Ом;

r_пр - сопротивление участка провода, где произошло замыкание, Ом;

R_м - сопротивление электрической магистрали, Ом.

Для плавкой вставки электрического предохранителя номинальная сила тока определяется по формуле:

I_н. = I_к.з_. / К, А (11),

где К - коэффициент надежности плавкой вставки.

Напряжение прикосновения при коротком замыкании определяется

U_пр. = I_к.з_. × R₀, В (12),

где R₀ - сопротивление нулевого провода.

Условия задач.

1. Определить величину тока в мА, проходящего через тело человека при включении его в 3-х фазную четырехпроводную электрическую сеть с заземленной нейтралью при следующих случаях: а) однофазном; б) двухфазном. Если линейное напряжение сети 380 В, сопротивление тела человека 2000 Ом, сопротивление обуви 700 Ом, сопротивление опорной поверхности 500 Ом, сопротивление рабочего заземления 5 Ом.

2. Определить силу тока, проходящего через тело человека при благоприятной и неблагоприятной ситуациях, в случаях однофазного включения в 3 - х фазную четырехпроводную и 3 - х фазную трехпроводную электрическую сеть при линейном напряжении 380 В. Если а) благоприятные условия: человек прикоснулся к одной фазе стоя на сухом деревянном полу с сопротивлением 100 КОм, в сухой обуви на резиновой подошве 56 КОм;

б) неблагоприятные условия: человек прикоснулся к одной фазе стоя на металлическим полу с сопротивлением 5 Ом, в сырой обуви с сопротивлением 10 Ом. Сопротивление рабочего заземления 6 Ом, сопротивление изоляции провода 0, 5 Ом, сопротивление тела человека 1000 Ом.

3. Требуется рассчитать искусственный заземляющий контур производственного предприятия, состоящий из вертикальных стальных труб диаметром 0, 03 м, длиной 2, 5 м, соединенных стальной полосой шириной 0, 025 м, если расчетная глубина заложения соединительной контурной полосы 0, 7 м, расстояние между электродами 2, 8 м, удельное сопротивление грунта 110 Ом× м, количество вертикальных стержней 12, коэффициент экранирования стержней 0, 57, полосы 0, 36.

4. Требуется определить ток короткого замыкания в случае пробоя изоляции на корпус электроустановки, номинальный ток плавких вставок предохранителей, величину напряжения прикосновения, если коэффициент надежности равен 3, сопротивление нулевого провода 1 Ом, сопротивление электрической магистрали 3, 5 Ом, сопротивление участка провода 2 Ом, сопротивление питающего трансформатора 0, 6 Ом.

5. Рассчитать сопротивление рабочего заземления при однофазном включении человека в 3 - х фазную 4 - х проводную электрическую сеть с линейным напряжением 380 В, если сопротивление тела человека 1500 Ом, сопротивление обуви 1, 2 кОм, сопротивление опорной поверхности 900 Ом, сила тока проходящего через тело человека 20 мА.

Расчет показателей шума и вибрации.

Методика расчета.

При одновременной работе единиц оборудования равной звуковой интенсивности общий уровень звукового давления в производственном помещении определяется по следующей формуле:

L_общ. = 10× lg n + L, дБ (21),

где n - число единиц оборудования;

L - уровень звука одного источника, дБ.

При совместном действии нескольких источников с разными уровнями силы звука для определения общего уровня необходимо суммировать их попарно - последовательно и для каждой пары производить расчет по формуле:

L_общ. = (L_больш_. - L_меньш_.) + DL, дБ (22),

где L_больш_.- наибольший из суммарных уровней звука, дБ;

L_меньш_.- наименьший из суммарных уровней звука, дБ;

DL - добавка к уровню звука, определяемая по таблице, дБ.

Lбольш - Lменьш, дБ
∆ L, дБ		2, 5		1, 8	1, 5	1, 2	1, 0	0, 8	0, 5	0, 4	0, 2	0, 1

Требуемый уровень снижения шума до нормативного составит

DL_тр = L_общ. - L_доп., дБ (23),

F (Гц), частота звуковых колебаний	31, 5
L доп, дБ

Для локализации наиболее шумных машин и механизмов используют звукоизолирующие кожухи. Эффективность кожуха (дБ) рассчитывается по формуле:

DL_к = R_к + 10 lgL_км, дБ, (24),

где R_к - коэффициент звукоизоляции кожуха, дБ;

L_км- коэффициент звукопоглощения материала кожуха, для многослойного кожуха L_км = å L_n, n - количество слоев.

Коэффициент звукоизоляции R_к (дБ) однослойного или многослойного (жестко связанных между собой слоев) можно рассчитать по формулам:

R_к = 20 lg m× d - 47, 5, дБ (24),

или

R_к = 20 lg r× d× f - 47, 5, дБ (25),

где m - масса 1 м² ограждения, кг;

f - частота колебаний, Гц;

r - плотность материала, кг/м^з;

d - толщина стенки кожуха, м.

Для снижения уровня шума в воздуховодах устанавливают глушители. Они должны обеспечивать свободный проход воздуха через сечение и необходимый уровень снижения шума. Сечение глушителя квадратное. Снижение уровня шума на 1 погонный метр глушителя DL с наполнителем из супертонкого минерального волокна (СТВ) толщиной 100 мм находят по таблице.

Типоразмер глушителя	Частоты звуковых колебаний, Гц

А – 160		6, 5				7, 5
А – 200		5, 5
А – 250		4, 5	14, 5	17, 5
А – 400	2, 5	3, 5		7, 5
А – 500			5, 5		6, 5	2, 5

Снижение шума можно достичь путем установки виброизоляторов. Расчет резиновых виброизоляторов состоит в определении размеров амортизаторов и определение эффективности виброизоляции.

Площадь резиновых виброизоляторов рассчитывается по формуле

S_o = P / s, см²(26),

где Р - общая масса единицы оборудования, кг;

s - допустимая удельная нагрузка для резины, кг/см².

Площадь одного резинового изолятора будет равна

S_i = S_o/ n, см² (27),

где n - число резиновых виброизоляторов.

Высоту виброизоляторов определяют по формуле:

H_p = E × S_o/ K_ж, см, (28),

где Е - динамический модуль упругости, кг/см²:

К_ж - необходимая суммарная жесткость виброизоляторов, определяется по следующей формуле:

К_ж = 4× p× f_н × Р/g, кг/см (29),

где f_н - необходимая частота собственных вертикальных колебаний, Гц; g = 9, 81 м/с²;

f_н = f / L_z, Гц, (30),

где f - основная расчетная частота вынуждающей силы, определяемая по формуле

f = n / 60, Гц, (31),

где n - число оборотов;

L_z - коэффициент виброизоляции, рекомендуют принимать при динамической балансировке L_z = 3.

Для устойчивой роботы виброизоляторов при их выборе необходимо выполнить следующие условия:

для агрегатов с расчетной частотой вращения от 350 до 500 об/мин

f_max < f / 2, 3

с частотой 500 < n < 1000 об/мин, f_max = f / 2, 5,

c частотой свыше 1000 об/мин f/3 < f_max < f/5.

Эффективность виброизоляции (снижение ее уровня) рассчитывается по формуле:

L = 20 lg (f² / L_н -1), дБ (32),

где L_н - нормированный коэффициент уровня вибрации.

Условия задач.

1. Определить требуемый уровень снижения шума в производственном помещении, если в помещении находятся 4 единицы оборудования, создающие шум со следующими уровнями L₁= 90 дБ, L₂ = 94 дБ, L₃ = 90 дБ, L₄ = 92 дБ. Допустимая величина шума в данном производственном помещении 80 дБ.

2. Определить ожидаемый уровень звукового давления установки при использовании звукоизолирующего устройства - металлического кожуха толщиной 0, 01м с внутренней облицовкой из войлока толщиной 0, 05 м, если коэффициент звукопоглощения войлока 0, 4, коэффициент звукопоглощения металлического кожуха 0, 01, плотность стали 7900 кг/м³, плотность технического войлока 330 кг/м³, установленный уровень звукового давления 120 дБ, частота колебаний 900 Гц.

3. Подобрать типоразметр и рассчитать количество секций глушителя трубчатого типа, установленного на выходе вентилятора, уровень шума которого на частоте 1000 Гц равен 104 дБ при производительности 6500 м³/ч. Скорость воздуха в проходном сечении равна 18 м/с. Секции глушителя длиной 500 мм между собой соединяются при помощи фланцев. Допустимый уровень шума 70 дБ.

4. Рассчитать высоту и площадь резиновых виброизоляторов выполненных в виде резиновых плит размером 90 ´ 90 мм, устанавливаемых по углам опорной рамы, на которой расположена установка с электродвигателем с числом оборотов 1400 об/мин. Масса установки с опорной рамой 450 кг. Динамический модуль упругости резины 38 кг/см², допустимая нагрузка 1, 2 кг/см². Оценить эффективность виброизоляторов.

5. Рассчитать предельную массу установки с электродвигателем и количество виброизоляторов для данной установки, если динамический модуль упругости резины 40 кг/см², допустимая нагрузка на виброизолятор 1, 5 кг/см², число оборотов электродвигателя 1000 об/мин, размер одного виброизолятора 70´ 70´ 50 мм.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒