Заземление оборудования и освещение производственного помещения

1. Расчет заземления производственного оборудования

Задание. Рассчитать защитное заземление, состоящее из заглубленных в землю вертикальных электродов и соединяющей их верхние концы соединительной полосы.

Определить количество вертикальных электродов. Начертить план и вертикальный разрез защитного заземления.

Исходные данные:

Напряжение установки U ? 1000 В;

Мощность установки N ? 100 кВа;

Длина вертикального электрода l = 3 м;

Диаметр вертикального электрода d = 0,05 м;

Ширина соединительной полосы b =0,04 м;

Расстояние от поверхности земли до верха заглубленного вертикального электрода t₀ = 0,8 м;

Измеренное удельное сопротивление грунта _изм = 81,7 Ом/м;

Климатическая зона (влажность земли нормальная) - первая;

Расположение вертикальных электродов - в ряд;

Отношение расстояния между вертикальными электродами к длине электрода С / l = 3;

Коэффициент сезонности для вертикальных электродов берем по таблице из раздела [ ] ₁ = 1,8;

Коэффициент сезонности для горизонтального электрода берем по таблице из раздела [ ] ₂ = 4,5

Расчет. Вычисляем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя R, Ом.

(1)

где t --расстояние от поверхности земли до центра заземлителя, м;

t = l/2 + t₀ (2)

t = 3/2 + 0,8 = 2,3 м

, Ом/м, (3)

= 1,881,7 = 147,06 Ом

тогда, соответственно, получим:

Ом.

Вычисляем минимальное количество вертикальных электродов:

(4)

где _в = 1

r_н = 4 Ом - нормируемое сопротивление.

Определяем коэффициент использования вертикальных электродов группового заземлителя по справочной таблице из раздела [ ]:

С учетом того, что C/l = 3, n_{в мин} = 10, находим _в = 0,81.

Вычисляем необходимое количество вертикальных электродов при _в = 0,81.

(5)

Вычисляем длину горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные электроды:

(6)

Вычисляем сопротивление растеканию тока горизонтального электрода (полосы) без учета влияния вертикальных электродов:

Ом (7)

Ом/м, (8)

Ом/м.

м.

м.

Ом.

По справочной таблице из раздела [ ] определяем коэффициент использования горизонтального электрода (полосы) _г = 0,82.

Рассчитываем сопротивление заземляющего устройства:

Ом (9)

Ом.

Сравниваем полученную величину сопротивления заземляющего устройства R с нормируемой величиной сопротивления заземления r_н. Согласно требованиям Правил устройства электроустановок сопротивление защитного заземления r_н в любое время года не должно превышать 4 Ом - в установках с напряжением до 1000 В, если мощность источника тока (генератора или трансформатора) 100кВ?А и более, так как R ? r_н/ 2,88 < 4.

Следовательно, расчет верен.

Рисунок 1 - План защитного заземления

2. Расчет освещения производственного помещения

Задание. Рассчитать методом коэффициента светового потока общее равномерное искусственное освещение люминесцентными лампами помещение с ПЭВМ. Найти количество светильников, общую мощность осветительной установки. Начертить план помещения в масштабе с указанием мест установки светильников и мест установки ПЭВМ. Количество ПЭВМ - 6.

Исходные данные: длина помещения А = 6,5 м, ширина помещения В = 10,5 м, высота помещения Н = 4 м, нормируемая освещенность Е_н = 380 Лк

Расчет. Расстояние между светильниками:

l = л · h, (10)

где л - косинусная кривая распределения света выбирается по таблице из раздела [ ], л = 1,4;

h - расстояние от оси лампы до рабочей освещаемой поверхности.

l = 1,4 · 2,8 = 3,92 м.

Расстояние от крайних светильников до стены:

b = 0,3 · l, (11)

b = 0,3 · 3,92 = 1,62 м.

Выбираем, рекомендуемый СанПиНом 2.2.2 542-96, светильник общего освещения серии ЛСП-01.

Находим площадь освещаемой поверхности S, м²:

S = A B, (12)

S =6,5 10,5 = 68,25 м²;

Вычисляем индекс помещения i:

i = A B / (A + B)h (13)

i = 6,510,5/(6,5+10,5)2,8 = 1,43

Вычисляем световой поток лампы светильника, Лм:

F_л = E_н K S Z /( N ), (14)

где К - коэффициент запаса для люминесцентных ламп, К = 1,5;

Z - коэффициент минимальной освещенности для люминесцентных ламп, Z = 1,1;

N - количество рядов ламп, размещенных на плане помещения,

N = 2;

- коэффициент использования светового потока.

Исходя из того, что i = 1,43, принимаем = 0,56, который находят по таблице из раздела [ ].

Тогда:

F_л = 2801,568,251,1/20,56 = 28153 Лм.

Выбираем лампу ЛБ 80 - мощностью 80 Вт со световым потоком F = 5220 Лм.

Определяем число светильников в ряду R, шт:

R = F_л /(2 F), (15)

R = 28153 / (2 5220)=2,69 ? 3 шт.

Определяем мощность осветительной установки Р, Вт:

Р = Р_л N_ламп, (16)

Р =806= 480 Вт.

Используя вычисленный световой поток F_л и световой поток, создаваемый одним светильником F, проверяем его отклонение от рассчитанного F_л . отклонение должно составлять -10…+20%.

= [( F - F_л )/ F_л ] 100% (17)

= [(31320 -28153) /28153] 100% = +11 %



Рисунок 2 - План помещения, с указанием мест установки светильников и мест установки ПЭВМ

3. Расчет кондиционирования производственного помещения

Задание. Построить на J - d - диаграмме цикл кондиционирования воздуха охлаждением его через стенку в холодильной камере и последующим подогревом в калорифере.

Определить расход воздуха, поступающего в помещение из кондиционера, холодопроизводительность холодильного агрегата, расход тепла в калорифере.

Исходные данные:

Помещение с ПЭВМ расположено в г. Липецке;

Количество работающих n_л = 11;

Количество ПЭВМ n_м = 6;

Мощность одной ПЭВМ N₁ = 300 Вт;

Мощность осветительной установки N_осв = 480 Вт;

Разность температур воздуха в помещении и воздуха, поступающего из воздуховода кондиционера t₁ = 7 ⁰С;

При передвижении по воздуховоду от кондиционера до помещения воздух нагревается на t₂ = 1.5⁰C.

Решение. Расчет расхода тепла и водяного пара, поступающих от работающих и оборудования в воздух помещения, и углового коэффициента.

Количество тепла от людей, Вт рассчитывают по формуле:

Q_л = q_ч · n_л, (18)

где q_ч - количество явного тепла, выделяемого одним человеком, Вт

q_ч = 71 Вт (при температуре воздуха t = 24⁰С и легкой работе) выбираем по таблице из раздела [ ].

Q_л = 71 · 11 = 781 Вт.

Количество тепла, поступающего в воздух помещения, Вт рассчитываем по формуле:

Q_пом = Q_м + Q_л + Q_осв (19)

где Q_осв = N_осв - количество тепла, выделяемое осветительной установкой, которое определяется предварительно светотехническим расчетом;

Q_м - количество тепла, выделяемое всеми машинами.

Q_пом = 1800 + 781 + 480 = 3061 Вт.

Расход водяного пара, поступающего в воздух помещения, г воды/с рассчитывают по формуле:

W_в = g_ч · n (20)

где g_ч - количество влаги, выделяемое человеком, g_ч = 107г/час (при температуре воздуха t = 24⁰С и легкой работе);

W_в = 107·11 = 1177 г воды/час = 0,3269 г воды/с

Угловой коэффициент нагрева луча и увлажнения воздуха, поступающего в помещение, Дж/г воды рассчитывают по формуле:

е = Q_пом / W_в (21)

е = 3061/0,327 = 9360 Дж/г воды.

Определение параметров воздуха а помещении и вне его. Для теплого периода года и категории работы, легкой I-а, оптимальными параметрами воздуха в помещении в теплый период года являются температура воздуха t = 23…25 ⁰С, и его относительная влажность ц = 40…60%, выбираем по таблице из раздела. При средней температуре воздуха t = 24 ⁰С, относительной влажности ц = 50%, влагосодержание d_п и теплосодержание О_п воздуха в помещении (точка В рисунок ) составляет d_п = 9,16 кг влаги/кг сух. воздуха и О_п = 47,5 кДж/кг сух. воздуха.

Расчетные параметры наружного воздуха для теплого периода года города Липецк (точка Н рисунок ) составляют: температур воздуха t = 24,5 ⁰С, относительная влажность ц = 51%, влагосодержание d_п = 9,97 кг влаги/кг сух. воздуха и теплосодержание О_п = 49,94 кДж/кг сух. воздуха принимаем по таблице из раздела.

Построение процесса кондиционирования воздуха на О-d-диаграмме (рисунок).

Наносим на О-d-диаграмму точку Н с координатами d_п = 9,97 кг влаги/кг сух. воздуха,О_п = 49,94 кДж/кг сух. воздуха и точку В с координатами d_п = 9,16 кг влаги/кг сух. воздуха, О_п = 47,5 кДж/кг сух. воздуха. Из точки Р с координатами d_п = 3 кг влаги/кг сух. воздуха и О_п = 0 кДж/кг сух. воздуха проводят луч с угловым коэффициентом е = 9,360 кДж/г воды.

Температуру воздуха, ⁰С, поступающего в помещение из кондиционера, рассчитывают по формуле:

t_п1 = t_в - Дt₁, (22)

t_п1 = 24 - 7 = 17 ⁰С.

Рисунок 3 - Процесс кондиционирования воздуха

Из точки В проводят линию, параллельную лучу с угловым коэффициентом е = 9,360 кДж/г воды, до пересечения с изотермой t_п = 17 ⁰С в точке П.

Температуру воздуха, поступающего из кондиционера в воздуховод,⁰С, рассчитывают по формуле:

t_п2 = t_п1 - Дt₂. (23)

t_п2 = 17 - 1,5 = 15,5.

Из точки П проводят прямую d = const до пересечения в точке Пґ c изотермой t_п2 = 15,5 и до пересечения в точке О с линией относительной влажности ц = 95% в точке К. Соединяют точку О с точкой К. На этом построения заканчивают.

Характерные точки цикла кондиционирования имеют следующие параметры:

точка Н (t = 24,5 ⁰C; ц = 51%; d = 9,97 г воды/кг сух. воздуха; О = 49,94 кДж/кг сух. воздуха);

точка В (t = 24 ⁰C; ц = 50%; d = 9,16 г воды/кг сух. воздуха; О = 47,5 кДж/кг сух. воздуха);

точка О (t = 11,5 ⁰C; ц = 95%; d = 9 г воды/кг сух. воздуха; О = 37,2 кДж/кг сух. воздуха);

точка Пґ (t = 15,5 ⁰C; d = 9 г воды/кг сух. воздуха; О = 39,3 кДж/кг сух. воздуха);

точка П (t = 17 ⁰C; d = 9 г воды/кг сух. воздуха; О = 42,3 кДж/кг сух. воздуха);

Количество вентиляционного воздуха:

. (24)

.

Охлаждающая мощность оросительной камеры:

(25)

Расход тепла в калорифере второй ступени:

(26)

Расчет закончен.