2020-05-12
109
Задача № 1. В производственном помещении одновременно работают три вентиляционные установки. Уровни звукового давления первой, второй и третьей приведены в табл. 1. Определить суммарный уровень звукового давления и сравнить его с допустимым уровнем.
Таблица 1
| Уста-новки | Варианты | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Уровень звукового давления, дБ. | ||||||||||
| Первая | 93 | 98 | 97 | 98 | 105 | 97 | 99 | 104 | 83 | 100 |
| Вторая | 87 | 98 | 95 | 94 | 102 | 96 | 97 | 108 | 87 | 95 |
| Третья | 90 | 86 | 93 | 89 | 89 | 88 | 92 | 103 | 88 | 103 |
Указания к решению задачи. При определении суммарного уровня звукового давления следует пользоваться табл. 2 суммирования уровней шума, а также ГОСТ 12.1.003-83.
Уровни звукового давления, выраженные в децибелах, арифметически складывать нельзя.
Для определения суммарного уровня нескольких источников шума, расположенных в помещении, производится последовательное попарное сложение уровней, начиная с большего, по формуле
где Lб - больший из двух суммируемых уровней;
DL - добавка, определяемая по табл. 2.
Таблица 2
| Разность двух складываемых уровней, дБ: | ||||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 20 | |
| Добавка DL к более высокому уровню, необходимая для получения суммарного уровня, дБ | 3 | 2,5 | 2 | 1,8 | 1,5 | 1,2 | 1 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0 |
Например: L1 = 79 ДбА, L2 = 84ДбА; L3 = 86ДбА
Складываем уровни шума, начиная с большего, по мере их убывания, для этого: L3 - L2= 86 – 84 =2 ДбА; По табл. 2 находим DL1 = 2.
Суммируем больший уровень шума с добавкой DL: Lсум1= L3+DL1= 86+2=88 ДбА
Затем сравниваем Lсум с L1: Lсум1- L1= 88-79=9 ДбА
По табл. 2 находим добавку DL2=0,5
Lсум2 = Lсум1+DL2= 88+0,5=88,5 ДбА
Окончательный результат округляют до целого числа децибел.
Суммарный уровень звукового давления при работе нескольких источников шума можно так же определить по формуле
ДбА
где L1,L2,…,Ln – уровни звукового давления, создаваемые каждым источником в расчетной точке.
Сравнить полученный результат с допустимым значением уровня звукового давления, приведённого в ГОСТ 12.1.003-2015 или СН 2.2.4/2.1.8.562-03. Если рассчитанный уровень шума превышает допустимые значения, то предложить средства индивидуальной защиты.
Задача № 2. Определить величину тока, проходящего через тело человека, прикоснувшегося к корпусу повреждённой электроустановки при разных значениях сопротивления изоляции. Исходные данные приведены в табл. 3.
Таблица 3
| Параметры | Варианты | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1.Сопротивление изоляции, кОм | 300 150 50 | 250 100 25 | 200 150 30 | 180 50 10 | 300 100 15 | 50 30 15 | 25 75 100 | 35 120 250 | 10 80 160 | 40 75 250 |
| 2.Сопротивление человека, кОм | 1,0 | 8,9 | 6,0 | 11 | 7,2 | 1,5 | 4,8 | 3,6 | 2,7 | 15 |
| 3.Напряжение, В | 220 | 220 | 220 | 220 | 380 | 220 | 220 | 220 | 380 | 380 |
| 4.Сопротивление заземления, Ом | 5 | 4 | 3,5 | 6 | 2,5 | 10 | 4 | 3 | 3,5 | 8 |
Указания к решению задачи. При решении задачи необходимо определить величину тока, проходящего через тело человека, как при наличии защитного заземления, так и без защитного заземления.
Сила тока Jr, проходящего через тело человека, при отсутствии или неисправности защитного заземления определяется по следующему выражению:
где Uф – фазное напряжение сети, В;
Rr – сопротивление человека, Ом;
Rиз – сопротивление изоляции сети, Ом.
Сила тока Jr, протекающего через человека, прикоснувшегося к корпусу заземленного оборудования, определяется по следующему выражению:
где Rз - сопротивление заземления, Ом.
Привести выводы с точки зрения исхода поражения человека,:
1. Как изменяется величина тока, протекающего через человека, при увеличении сопротивления изоляции;
2. Сравнить величины тока, проходящие через тело человека, с предельно допустимыми уровнями токов по ГОСТ 12.1.038-82. ССБТ. «Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений и токов».Табл.2 при длительности воздействия более 1 с и сделать вывод об эффективности защитного заземления.
Задача № 3. Определить величину тока, проходящего через тело человека, при прикосновении к оголённому проводу трёхфазной сети:
а) с заземлённой нейтралью, б) с изолированной нейтралью.
Напряжение питающего трансформатора U=380/220В. Дополнительные данные для расчёта приведены в табл. 4.
Таблица 4
| Параметры | Варианты | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1.Сопротивле-ние тела человека, кОм | 1,0 | 0,9 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 0,95 | 1,05 | 0,8 | 1,15 | 0,85 |
| 2.Сопротивле-ние пола, кОм | 1,4 | 50 | 22 | 27 | 15 | 1,5 | 3,0 | 10 | 2,5 | 9,9 |
| 3.Сопротивле-ние изоляции, кОм | 30 | 20 | 150 | 80 | 10 | 50 | 20 | 10 | 75 | 40 |
| 4.Сопротивле-ние обуви, кОм | 1,5 | 7,5 | 0,5 | 9,9 | 25 | 1,0 | 2,0 | 9,7 | 0,7 | 8,0 |
Указания к решению задачи. При решении задачи нужно привести электрические принципиальные схемы и схемы замещения. Расчёт сопровождать пояснениями. Следует учесть, что обе схемы работают в нормальном режиме (при отсутствии замыкания фаз на землю).
Сила тока Jr, проходящего через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью, определяется по следующему выражению:
где Uф – фазное напряжение сети, В;
Rr – сопротивление тела человека, Ом;
Rоб – сопротивление обуви, Ом;
Rп – сопротивление пола, Ом;
Rиз – сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.
Сила тока Jr, проходящего через тело человека при однофазном прикосновении в сети с глухозаземленной нейтралью, определяется по следующему выражению:
где Rо – сопротивление заземления нейтрали, Ом, принимается равным 4 Ом.
Привести вывод о целесообразности применения каждой из схем с точки зрения безопасности.
Задача № 4. Человек, прикоснувшийся к одной фазе трёхфазной сети напряжением 380/220В с изолированной нейтралью в период, когда другая фаза была замкнута на землю через сопротивление. Сопротивление изоляции фаз относительно земли равны: R1=R2=R3=RИЗ= 10000 Ом. Ёмкости относительно земли также все равны: С1=С2=С3=С= 0,1 мкФ. Определить величину тока, проходящего через тело человека, и напряжение прикосновения. Необходимые данные приведены в табл. 5.
Таблица 5
| Параметры | Варианты | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1.Сопротивление замыкания на землю, Ом | 100 | 80 | 90 | 70 | 80 | 10 | 30 | 0,5 | 4 | 1 |
| 2.Сопротивление эл. цепи человека, кОм | 2,5 | 9,5 | 1,5 | 26 | 1 | 15 | 97 | 10 | 80 | 40 |
Указания к решению задачи. Решение задачи должно сопровождаться схемами и векторными диаграммами, а также пояснениями и выводами о величине тока, проходящего через тело человека, и напряжении прикосновения.
Поскольку полная проводимость относительно земли исправного провода 
значительно меньше полной проводимости замыкания провода на землю 
можно принять 
и 
Тогда силу тока Jr, проходящего через тело человека в случае прикосновения к проводу сети с изолированной нейтралью можно определить из выражения:
I
где Uф – фазное напряжение, В;
Rr – сопротивление цепи человека, Ом;
rзм – сопротивление замыкания на землю, Ом.
Напряжение прикосновения
Сделать вывод об опасности прикосновения к фазному проводу в период, когда другая фаза замкнула на землю.
Задача № 5. Рассчитать искусственное защитное заземление для участков, в которых проводится испытание электрооборудования. Электропитание осуществляется от силовых трансформаторов напряжением 380 В. Нейтраль трансформаторов изолирована. Контроль сопротивления изоляции постоянный. Данные для расчёта приведены в табл. 7.
Таблица 7
| Наименование | Варианты | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1.Грунт, rтаб, Ом×м | Глина 80 | Чер-нозём 50 | Супе-сок 350 | Торф 30 | Песок 700 | Су-пе-сок 300 | Торф 20 | Ка-ме-нис-тый 700 | Ска-лис-тый 105 | Глина 50 |
| 2.Длина круглых (прутковых) заземлителей, м | 3 | 4,5 | 5 | 4 | 4,5 | |||||
| 3.Диаметр круглых (прутковых) заземлителей, мм | 20 | 22 | 25 | 18 | 16 | |||||
| 4.Размер уголка, см x см | 5x5 | 4x4 | 5,5x5,5 | 4,5x4,5 | 6x6 | |||||
| 5.Длина уголков,м | 3 | 2,8 | 1,5 | 2,8 | 2,5 | |||||
| 6.Мощность силового трансформатора, кВА | 25 | 40 | 630 | 40 | 160 | 400 | 63 | 40 | 630 | 100 |
Примечания.
1. В формулах ρ-удельное электрическое сопротивление земли, Ом×м (1 Ом×м – сопротивление куба земли с ребром 1м); размеры - в метрах, R – в Омах.
2. Для уголка с шириной полки b принимать d=0,95b
3. Для полосы с ширины b принимать d=0,5b
Указания к решению задачи. Для решения необходимо привести принципиальную электрическую схему электропитания при наличии заземления, а также схему устройства заземления. Решение проводить по методике, изложенной в методических указаниях “Расчет защитного заземления и зануления” и сопровождать пояснениями.
1. Определить расчетное удельное сопротивление грунта rрасч . с учетом климатического коэффициента Y: 
. Вместо rтабл . в формулу можно подставлять значение измеренного удельного сопротивления грунта rизм . в конкретном месте расположения заземляющего устройства. Значения коэффициентов Y принимаются в зависимости от климатических зон России, вида и длины заземлителей. Для данной задачи примем Y=1,25.
2. Определить сопротивление одиночного вертикального стержневого заземлителя длиной L, заглубленного ниже уровня земли на t0=0,5м по формуле:
где 
— глубина заложения стержневого заземлителя, м.
Если сопротивление одиночного заземлителя оказывается больше требуемого сопротивления заземляющего устройства Rи, т.е. если R>Rи или R>Rз в отсутствии естественных заземлителей, то необходимо использовать несколько соединенных между собой заземлителей. Величину Rз для данной задачи согласно ПУЭ принять равной 4 Ом.
3. Определить потребное количество заземлителей n без учета их взаимного экранирования:
4. Определить необходимое количество заземлителей nэ с учетом их взаимного экранирования:
где h — коэффициент использования заземлителей, учитывающий их взаимное экранирование и зависящий от количества n и расстояния между заземлителями. Определяется по таблице методических указаний и для вариантов 1,2,7,8 и 0 данной задачи может быть принят равным 0,55, а для остальных вариантов – 0,75. Студент может определить самостоятельно коэффициент h по табл. 7.1.
Таблица 7.1- Коэффициенты использования h с вертикальных стержневых заземлителей (стержней, уголков и т.п.)
| Число
| Отношение расстояний между заземлителями к их длине | |||
| 1 | 2 | 3 | 1 2 3 3 | |
| Заземлители размещены
| в ряд | Заземлители размещены по контуру | ||
| 2 | 0,85 | 0,91 | 0,94 | - - - |
| 4 | 0,73 | 0,83 | 0,89 | 0,69 0,78 0,85 |
| 6 | 0,65 | 0,77 | 0,85 | 0,61 0,73 0,80 |
| 10 | 0,59 | 0,74 | 0,81 | 0,55 0,68 0,71 |
| 20 | 0,48 | 0,67 | 0,76 | 0,47 0,63 0,66 |
| 40 | - | - | - | 0,41 0,58 0,64 |
| 60 | - | - | - | 0,39 0,55 0,64 |
| 100 | - | - | - | 0,36 0,52 0,62 |
Учитывая то, что заземлители соединяются между собой стальной полосой, которая является дополнительным заземлителем, количество заземлителей можно уменьшить.
5. Определить расчетное сопротивление при принятом числе заземлителей nэп:
6. Определить сопротивление соединительной стальной полосы:
где Lсп = 1,05× l .nэп — общая длина соединительной полосы;
l — расстояние между вертикальными заземлителями;
b = 40мм —ширина соединительной полосы.
7. Определить расчетное сопротивление соединительной полосы с учетом взаимного экранирования:
где hп — коэффициент использования соединительной полосы. Определяется по таблице методических указаний с учетом количества и длины заземлителей и расстояния между ними. Для вариантов 1, 8 hп принять равным 0,25, а для вариантов 2,3,7 и 0 — 0,35, для остальных — 0,45. Студент может определить самостоятельно коэффициент h по табл. 7.2.
. Таблица 7.2 - Коэффициенты использования h с.с параллельно уложенных полосовых заземлителей (ширина полосы b= 20-40 мм, глубина заложения t = 30-80 см)
| Длина каждой полосы, м
| Число
| Расстояние между параллельными полосами, м
| ||||
| 1 | 2.5 | 5 | 10 | 15 | ||
| 2 | 0,63 | 0,75 | 0,83 | 0,92 | 0,96 | |
| 5 | 0,37 | 0,49 | 0,60 | 0,73 | 0,79 | |
| 15 | 10 | 0,25 | 0,37 | 0,49 | 0,64 | 0,72 |
| 20 | 0,16 | 0,27 | 0,39 | 0,57 | 0,64 | |
| 5 | 0,35 | 0,45 | 0,55 | 0,66 | 0,73 | |
| 25 | 10 | 0,23 | 0,31 | 0,43 | 0,57 | 0,66 |
| 20 | 0,14 | 0,23 | 0,33 | 0,47 | 0.57 | |
| 2 | 0,60 | 0,69 | 0,78 | 0,88 | 0,93 | |
| 5 | 0,33 | 0,40 | 0,48 | 0,58 | 0,65 | |
| 50 | 10 | 0,20 | 0,27 | 0,35 | 0,46 | 0,53 |
| 20 | 0,12 | 0,19 | 0,25 | 0,36 | 0,44 | |
| 5 | 0,31 | 0,38 | 0,45 | 0,53 | 0,58 | |
| 75 | 10 | 0,18 | 0,25 | 0,31 | 0,41 | 0,47 |
| 20 | 0,11 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,38 | |
| 5 | 0,30 | 0,36 | 0,43 | 0,51 | 0,57 | |
| 100 | 10 | 0,17 | 0,23 | 0,28 | 0,37 | 0,44 |
| 20 | 0,10 | 0,15 | 0,20 | 0,28 | 0,345 | |
| 5 | 0,28 | 0,32 | 0,37 | 0,44 | 0,50 | |
| 200 | 10 | 0,14 | 0,20 | 0,23 | 0,30 | 0,36 |
| 20 | 0,088 | 0,12 | 0,15 | 0,215 | 0,265 | |
8. Определить общее расчетное сопротивления заземляющего устройства:
Если R0расч > Rз, то принятое количество nэп необходимо увеличить и снова определить R0расч.
Сделать вывод по результатам решения задачи.
