Методические указания к решению задач. Напряжение корпуса оборудования, подключенного к нулевому проводу, относительно земли при замыкании фазы на корпус U3

Задача 1

Напряжение корпуса оборудования, подключенного к нулевому проводу, относительно земли при замыкании фазы на корпус U₃, В, рассчитывается по следующей формуле:

U₃ = I_кз · Z_н

где I_кз – ток короткого замыкания А,

Z_н – сопротивление нулевого провода, Ом.

I_{кз =} ,

где U_ф – фазное напряжение, В.

Z_n - сопротивление петли «фаза – нуль», учитывающее величину сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного провода, нулевого провода, Ом.

Напряжение корпуса оборудования относительно земли при замыкании фазы на корпус с повторным заземлением нулевого защитного провода U_з.п, В, определяется как

где R_o, R_n – соответственно сопротивление заземления нейтрали и повторного заземления нулевого провода, Ом, (R_o = 4 Ом).

При обрыве нулевого провода без его повторного заземления и замыкании фазы на корпус потенциал корпусов, В, подключенных к нулевому проводу до и после обрыва определяется следующим образом:

после места обрыва: U₁= U_ф,

до места обрыва: U₂= 0

При обрыве нулевого провода с его повторным заземлением и замыкании фазы на корпус потенциал корпусов, В, подключенных к нулевому проводу до и после места обрыва, рассчитывается по следующим формулам:

после места обрыва = U_ф· ,

до места обрыва = U_ф· ,

При обрыве нулевого провода без его повторного заземления и замыкании фазы на корпус, ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудования, А, подключенного к нулевому проводу до и после места обрыва, определяется следующим образом:

после места обрыва:

до места обрыва:

где R_h - сопротивлением тела человека, Ом, (R_h = 1000 Ом).

При обрыве нулевого провода с его повторного заземлением и замыкании фазы на корпус, ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудования, А, подключенного к нулевому проводу до и после места обрыва, определяется следующим образом:

после места обрыва:

до места обрыва:

Напряжение прикосновения U_пр, В, на корпусе зануленного оборудования при замыкании одной из фаз на землю определяется как:

U_пр= U_ф·

где R_зм – сопротивление в месте замыкания на землю фазного провода, Ом.

Задача № 2

Мощность осветительной установки:

W = n · W_л, Вт

где n – число ламп, в осветительной установке;

W_л – мощность лампы, Вт

Для освещения использовать двухламповые светильники ЛСПО2 с лампами ЛБ-40 или ЛБ80

Число ламп

n = n¹· N

где N – число светильников;

n´ – число ламп в светильнике

где E_min – нормативная минимальная освещенность, лк

(Приложение А)

S – площадь помещения, м²;

К – коэффициент запаса (1,3 1,7);

F_л – световой поток ламп, лм., (Приложение 2);

Z – коэффициент неравномерного освещения (для люминесцентных ламп принять равным 0,9);

η – коэффициент использования светового потока светильника (Приложение В)

n¹ – число ламп в светильнике

Коэффициент использования светового потока светильника (Приложение 3) зависит от типа светильника, коэффициентов отражения потолка ρ_n, стен ρ_c, пола ρ_пол и индекса помещения φ

φ =

где А - длина помещения, м;

В - ширина помещения, м;

Н_р – высота от рабочей поверхности до светильника

Н _р= Н – Н _ст- Н _св, м

где Н – высота помещения, м;

Н_ст – высота от пола до рабочей поверхности (высота стола – 0,8м);

Н_св – высота светильника (принять равной 0,10 м)

Длина светильника ЛСПО2 – 1,23 м, ширина 0,29 м.

Расположение светильников предоставить графически.

Задача № 3

При аварии (разрушении) емкостей с аварийно-опасными химическими веществами (АОХВ) оценка производится по фактически сложившийся обстановке, т.е берутся реальные количества вылившегося (выброшенного) ядовитого вещества и метеоусловия. Методика оценки химической обстановки включает в себя следующие этапы:

1. Определение возможной площади разлив АОХВ по формуле:

где Q - масса АОХВ, т;

ρ – плотность, т/м³ АОХВ,

h – толщина слоя разлившегося АОХВ, (принять равной 0,05 м).

2. Определение по таблице 10 с учетом Примечания глубины зоны химического заражения (Г).

Таблица 10 - Глубина распространения облака, зараженного АОХВ, на открытой местности, км (емкости не обвалованы, скорость ветра 1м/с; изотермия)

Наименование АОХВ	Количество АОХВ в емкостях (на объекте),т

Хлор, фосген	4,6		11,5
Аммиак	0,7	0,9	1,3	1,9	2,4
Диоксид серы	0,8	0,9	1,4		2,5	3,5

Сероводород	1,1	1,5	2,5			8,8

Примечание

1. Глубина распространения облака при инверсии будет примерно 5 раз больше, а при конвекции – в 5 раз меньше, чем при изотермии.

2. Глубина распространения облака на закрытой местности (в населенных пунктах со сплошной застройкой, в лесных массивах) будет примерно в 3,5 раза меньше, чем на открытой, при соответствующей степени вертикальной устойчивости воздуха и скорости ветра.

3. Для обвалованных емкостей с АОХВ глубина распространения облака уменьшается в 1,5 раза.

4. При скорости ветра более 1м/с вводятся следующие поправочные коэффициенты:

Степень вертикальной устойчивости воздуха	Скорость ветра, м/с

Инверсия		0,6	0,45	0,38	0,34	0,32
Изотермия		0,71	0,55	0,5	0,45	0,41
Конвекция		0,7	0,62	0,55	0,49	0,44

3. Определение ширины зоны химического заражения (Ш), которая составляет:

при инверсии – 0,03 · Г;

при изотермии – 0,15 · Г;

при конвекции – 0,8 · Г.

4. Вычисление площади зоны химического заражения (S₃) по формуле:

S₃ =

5. Определение времени подхода зараженного воздуха к населенному пункту, расположенному по направлению ветра (t подх), по формуле

t_подх

где R – расстояние от места разлива АОХВ до заданного рубежа (объекта), м;

V_ср – средняя скорость переноса облака воздушным потоком, м/с

V_ср = (1,5 ÷ 2,0) ·V

где V – скорость ветра в приземном слое, м/с;

1,5 ÷ 2,0 – поправочный коэффициент.

Принять

1,5 – при R< 10км;

2,0 – при R > 10км

6. Определение времени поражающего действия АОХВ (t_пор), которое практически равно времени его испарения по таблице 11

Таблица 11- Время испарения некоторых АОХВ, ч (скорость

Ветра 1м/с)

Наименование АОХВ	Вид хранилища
	Необвалованные	Обвалованные
Хлор	1,3
Фосген	1,4
Аммиак	1,2
Диоксид серы	1,3
Сероводород

Примечание. При скорости ветра более 1 м/с вводятся следующие поправочные коэффициенты:

Скорость ветра, м/с
Поправочный коэффициент		0,7	0,55	0,43	0,37	0,32

7. Определение возможных поражений (П) людей, оказавшихся в очаге химического поражения и в расположенных жилых и общественных заданиях, по табл.12

Таблица 12 – Возможные поражения людей от АОХВ в очаге

поражения, %

Условия расположения людей	Обеспеченность людей противогазами, %

На открытой местности. В простейших укрытиях, зданиях

Примечание. Ориентировочная структура поражений людей в очаге поражения: легкой степени – 25%, средней и тяжелой степени – 40%, со смертельной исходом – 35%.

Задача № 4

1. Расчет уровня шума с учетом расстояния производится по формуле:

L_R1 = L₁–20 · Ig R₁ – 8, дБ

L_R2 = L₂–20 · Ig R₂ – 8, дБ

L_R₃ = L₃–20 · Ig R₃ – 8, дБ

Суммарная интенсивность шума определяется последовательно по формуле:

L_Σ_{1, 2, 3}= L_А+ ΔL, дБ

где L_А – наибольший из 2-х суммируемых уровней, дБ;

ΔL – поправка, зависящая от разности уровней. Определяется по таблице:

Таблица 13 – Исходные данные

Разность Уровня источников L_А- L_В, дБ
Поправка ΔL	3,0	2,5	2,0	1,8	1,5	1,2		0,8	0,6	0,5	0,4	0,2

Пример: L_R1= 85 дБ

L_R2= 95 дБ

L_R3= 10 дБ

L_{1, 2} = 95 + 0,4 = 95,4 дБ

95 дБ – наибольший из сравниваемых уровней;

0,4дБ - поправка, определяемая по таблице 13 в зависимости от разности уровня L_R₁(L_А) и L_R₂(L_в). Далее сравнивают:

L_{1, 2 и}L_R₃

L_{1, 2, 3} = 100 + 1,2 = 101,2 дБ

где 100 дБ – наибольший из сравниваемых уровней;

1,2 дБ – поправка определяется по таблице 13 в зависимости от разности уровней L_{1, 2} (L_А) и L_R₃(L_В).

Полученный результат сравнивают с нормативным уровнем – 50дБ для рабочего места экономиста. Если уровень шума превышает нормативный, предлагаются следующие меры защиты:

а) использования шумопоглощающих материалов для покрытия стен и потолка;

б) вынос рабочего места за стену-преграду;

Для использования меры а) исходные данные:

α₁= 0,040 – коэффициент поглощения потолка до покрытия шумопоглощающим материалом;

α₂= 0,70 – коэффициент поглощения потолка после покрытия шумопоглощающим материалом;

β₁ = 0,030 и β₂ = 0,95 – коэффициент поглощения материала стен до и после покрытия;

ρ – коэффициент поглощения пола. Пол не покрывается шумопоглощающим материалом. При расчете принять ρ = 0,061.

Звукопоглощение стен и потолка до применения шумопоглащающих материалов:

M₁ = S_n · α₁ + S_c· β₁ + S_пол · ρ, ед. поглощения

После применения материалов:

M₂ = S_n · α₂ + S_c· β₂ + S_пол · ρ, ед. поглощения

Площади пола и потолка равны. Снижение интенсивности шума составили:

K= 10 Ig дБ

С учетом применения материалов определим суммарный уровень шума:

L_м= L_Σ_1,2,3 - К, дБ

L_м – уровень шума с учетом применения шумопоглощающих материалов;

L_Σ_1,2,3 –суммарный уровень шума от 3 источников на рабочем месте.

Полученные данные сравниваем с нормативным значением. Если соответствует нормативному – расчет на этом можно закончить. Если нет – применяется мера б) – вынос рабочего места за стену перегородку.

Исходные данные: для меры б).

1.Стена – преграда из картона в несколько слоев толщиной 0,02 м и массой одного квадратного метра G = 12кг.

2.Стена – преграда из стекла толщиной 0,01м и массой G=30кг.

3.Стена – преграда из досок толщиной 0,06 м и массой

G = 70кг, оштукатуренная с двух сторон.

Если между источником шума и рабочим местом есть стена-преграда, то уровень интенсивности шума снижается на N дБ:

N = 14,5 Ig G + 15, дБ

где G – масса одного м² стены –преграды, кг.

Определяется уровень шума на рабочем месте с учетом стены-преграды: L_n = L_{1, 2, 3} – N

Окончательный уровень шума L¹ определяется L¹ = L_Σ_{1, 2, 3} – L_м- L_n

По результатам расчетов сделать выводы.

Задача №5

Поражения, возникающие под действием ударной волны, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые (смертельные).

Легкие поражения возникают при избыточном давлении во фронте ударной волны ΔР_ф = 20-40 кПа характеризуются легкой контузией, временной потерей слуха, ушибами и вывихами.

Средние поражения возникают при избыточном давлении во фронте ударной волны ΔР_ф = 40-60 кПа и характеризуются травмами мозга с потерей человеком сознания, повреждением органов слуха, кровотечениями из носа и ушей, переломами и вывихами конечностей.

Тяжелые и крайне тяжелые поражения возникают при избыточных давлениях соответственно ΔР_ф = 40-100 кПа и ΔР_ф > 100 кПа и сопровождаются травмами мозга и длительной потерей сознания, повреждением внутренних органов, тяжелыми переломами конечностей и т.д.

Косвенное воздействие ударной волны заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, деревьями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею.

При действие нагрузок, создаваемых ударной волной, здания и сооружения могут подвергаться полным (>40–60 кПа), сильным

(>20–40 кПа) средним (>10–20 кПа) и слабым (>8–10 кПа) разрушениям.

Ориентировочное значение избыточного давления ударной волны при взрыве газовоздушной смеси можно определить следующим образом.

1. Определяем коэффициент К по формуле

где R – расстояние от места взрыва газовоздушной смеси, м;

Q – количество взрывоопасной смеси, хранящейся в емкости или агрегате, т.

2. Определяем избыточное давление ударной волны. Если К<2, то по формуле

При К>2 по формуле:

Задача № 6

Последствия облучения определяются не мощностью дозы, а суммарной полученной дозой, т.е. мощностью дозы, помноженной на время, в течение которого облучается человек. Например, если мощность дозы внешнего излучения составляет 0,11 микрозиверта в час (мкЗв/ч), то облучение в течение года (8800 часов) создает дозы 1000 мкЗв или 1 мЗв.

Мощность дозы естественного фона составляет около 0,15 мкЗв/ч и, в зависимости от местных условий, может меняться в два раза.

Для населения, проживающего вблизи атомных электростанций и других предприятий, Национальной комиссий по радиационной защите (НКРЗ) установлен годовой предел дозы – 5 мЗв. Этому пределу дозы для населения соответствует постоянная в течение года мощность дозы на открытой местности –0,6 мкЗв/ч. С учетом того, что здания ослабляют излучение в два и более раза, мощность дозы на открытой местности может быть 1,2 мкЗв/ч. Если мощность дозы превышает 1,2 мкЗв/ч, рекомендуется удаляться с данного места или оставаться на нем не более полугода за год. Если мощность дозы превышает 2,5 мкЗв/ч, время пребывания следует ограничить одним кварталом в год, при 7 мкЗв/ч – одним месяцем в год и т.д.

Примечание. Для получения мощности дозы в мкЗв/ч необходимо значения дозы в мкР/ч разделить на 114.

Задача № 7

Для решения задачи можно воспользоваться таблицей 14

Таблица 14 – Стойкость в зависимости от метеоусловий

Тип ОВ	Скорость ветра м/с	Температура почвы, ⁰С

(VX)	0-8	16-22сут	9-18сут	4-12 сут	2-7 сут	1-4 сут
Иприт	до 2 2-8	4 сут 3 сут	2-2,5сут 1-1,5сут	0,5-,5сут 17 час	14 час 11 час	7 час 6 час
Зарин	до 2 2-8	24-32час 19-20час	11-19час 8 - 11час	5 - 8час 4 - 7час	2,5-5час 2-4час	5-8час 1,5-4час

Примечание.

1. На местности (территории объекта) без растительности найденные по таблице значения стойкости необходимо умножить на 0,8. В лесу стойкость в 10 раз больше указанной в таблице.

Задача № 8

Необходимое число заземлителей n, составляющих заземляющее устройство с сопротивлением R₃= 4Ом, определятся как

где – сопротивление одиночного заземлителя Ом,

η₃ – коэффициент экранирования.

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом · м,

I - длина трубы, м,

d – диаметр трубы, м,

t – расстояние от поверхности земли до середины трубы, м

Приложение Г

Характеристика промышленных противогазов

Марка коробки	Тип коробки. Опознавательная окраска	Вредные вещества, от которых защищает коробка
А, А₈ А В, В₈ В Г, Г₈ Г Е, Е₈ Е КД, КД₈ КД М Марка коробки М СО БКФ	Без противоаэрозольного фильтра (ПАФ), коричневая С ПАФ, коричневая с белой вертикальной полосой Без ПАФ, желтая С ПАФ, желтая с белой вертикальной полосой Без ПАФ, черная и желтая по вертикали С ПАФ, черная и желтая с белой вертикальной полосой Без ПАФ, черная С ПАФ, черная с белой вертикальной полосой Без ПАФ, серая С ПАФ, серая с белой вертикальной полосой Без ПАФ, красная Тип коробки. Опознавательная окраска С ПАФ, красная с вертикальной белой полосой Без ПАФ, белая С ПАФ, зеленая с белой вертикальной полосой	Пары органических соединений (бензин, керосин, ацетон, бензол, толуол, ксилол, сероуглерод, спирты, эфиры, анилин, газ- и органические соединения бензола и его гомологов, тетраэтилсвинец), фосфор и хлорорганические ядохимикаты То же, а также пыль, дым и туман Кислые газы и пары (сернистый газ, хлор, сероводород, синильная кислота, окислы азота, хлористый водород, фосген), фосфор и хлорорганические ядохимикаты То же, а также пыль, дым, туман Пары ртути, ртутьорганические ядохимикаты на основе этилмеркурхлорида То же, а также пыль, дым и туман, смесь паров ртути и хлора Мышьяковистый и фосфористый водород То же, а также пыль, дым и туман Аммиак, сероводород и их смеси То же, а также пыль, дым и туман Оксид углерода в присутствии органических паров (кроме практически несорбирующихся веществ, например метана, бутана, этана, этилена и др.), кислых газов, аммиака, мышьяковистого и фосфористого водорода Вредные вещества, от которых защищает коробка То же, а также пыль, дым и туман Оксид углерода Кислые газы и пары, пары органических веществ, мышьяковистого и фосфористого водорода и различные аэрозоли (пыль, дым и туман)