Оборудование для выполнения работы

Работа выполняется на лабораторном стенде, верхняя (наклонная) панель которого разделена на две части. Левая часть (рис.1) предназначена для исследования зависимости величины тока, протекающего через человека от сопротивления заземления.

Рис. 1. Схема лабораторного стенда для исследования влияния сопротивления заземления на величину тока, протекающего через человека

Рис. 2. Схема лабораторного стенда для определения удельного сопротивления грунта и контроля сопротивления заземления электроустановки.

Правая часть (рис.2) – для определения удельного сопротивления грунта 𝞺, имитации по результатам измерения и расчета заземления электроустановки и контроля величины его сопротивления(R_з). Для измерения R_з применяется измеритель заземления М-416 (рис.3).

Левая половина стенда состоит из вторичной обмотки питающего трансформатора 10 кВ/0,4кВ и потребителя – электродвигателя переменного тока 380 В.

Сеть 3- проводная с изолированной нейтралью. Одна из фаз сети из-за пробоя изоляции имеет контакт с корпусом электродвигателя.

Стенд включается в сеть выключателем Вс. Имеющееся в схеме заземление R_з подключается к электродвигателю выключателем В_з, а его сопротивление изменяется потенциометром С. Контакт человека с корпусом электродвигателя обеспечивается при включении выключателя В_чел., при этом напряжение прикосновения (U_пр) и ток, проходящий через него (I_чел) , измеряются имеющимися в схеме вольтметром и миллиамперметром.

На схеме обозначены сопротивления изоляции фаз (R_из)и пути тока через человека(I_чел) и заземление (I_з).

Рис. 3. Измеритель заземления М-416

Правая половина стенда состоит из гнезд1,2,3,4 для измерения сопротивления грунта, выключателей(«чернозем», «глина», «суглинок») для подключения заданного вида грунта, схемы заземления электроустановки и гнезд R_х,R_зонд,R_всп., для измерения сопротивления заземления электроустановки.

Схема заземления собирается по результатам расчетов. Необходимое количество одиночных заземлителей подключается выключателямиТ₁-Т₁₀, их сопротивление с учетом коэффициента использования заземлителей(R_о/ _в) устанавливается имеющимися ниже потенциометрами с помощью специальной отвертки (находится у лаборанта) по шкале 0-70 Ом. Влияние полосы связи устанавливается потенциометром _п по шкале 0,34-0,45.

На нижней (горизонтальной) панели стенда расположены слева направо: схемы размещения электродов группового заземлителя, исходные данные, схема подключения М-416 при измерении R_з и необходимые сведения по натуральным и десятичным логарифмам.

При работе с М-416: переключателем П установить масштаб(начинать с ХI), нажать кнопку К_н.и., вращая ручку реохорда R, вывести стрелку прибора в центр подвижной шкалы (на отметку «0»на корпусе). Измеренное сопротивление равно произведению показаний подвижной шкалы на масштаб.

Порядок выполнения работы

3.1. До начала лабораторной работы изучить методические указания к ней и подготовить форму отчета.

3.2. Изучить инструкцию по технике безопасности на рабочем месте.

3.3. Получить доступ к работе.

3.4. Получить у преподавателя вариант выполнения работы (табл. 1) и необходимые исходные данные.

Таблица 1

3.5. Установить в исходное положение (согласно рис. 1, 2) все выключатели и ручки потенциометров лабораторного стенда. Потенциометр С должен находиться в верхнем крайнем положении; речки потенциометров без усилия повернуты по часовой стрелке до упора.

3.6. Исследовать влияние сопротивления заземления на напряжение прикосновения и величину тока, проходящего через человека.

Для этого:

3.6.1. Включить левую часть стенда выключателем В_с.

3.6.2. Выключателем В_чел. подключить к корпусу электродвигателя схему, имитирующую человека, и зафиксировать напряжение прикосновения U_пр и величину тока, проходящего через человека I_чел.

3.6.3. Выключателем В_з подключить к корпусу электродвигателя заземление и измерить U_пр и I_чел при наличии R_з.

3.6.4. Уменьшая потенциометром С сопротивление заземления, зафиксировать соответственно U_пр и I_чел; по полученным результатам построить графики U_пр=f(R_з); I_чел=f(R_з).

3.6.5. Сделать выводы:

- при каком R_з получена максимально допустимая величина I_чел .(  6 мА – отпускающий ток);

- какой должна быть величина R_з, чтобы через человека, при его прикосновении к токоведущим частям, оказавшимся под напряжением, не проходили неотпускающие токи.

3.6.6. Установить в исходное положение выключатели В_з, В_чел, В_с и потенциометр С.

3.7. Рассчитать, собрать схему и измерить сопротивление заземления электроустановки.

Для этого:

3.7.1. Определить величину удельного сопротивления грунта в следующем порядке:

- подсоединить прибор М-416 к гнездам 1,2,3,4 в левом верхнем углу правой половины стенда, включить выключатель заданного вида грунта и зафиксировать показания прибора R_I;

- рассчитать величину удельного сопротивления грунта по формуле

𝞺=2πLR₁α,Ом*м,

где L- расстояние между двумя любыми электродами прибора М-416, равное 30 м;

α-коэффициент модели лабораторного стенда, равный 0,1.

3.7.2. Рассчитать сопротивление растеканию тока одиночного трубчатого заземлителя по формуле

R₀= /2 )

где L- длина заземлителя, равная 3м;

d- диаметр трубы заземлителя , равный 0,0254м;

H- расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, равное h+L/2, где h=0,8м;

- коэффициент сезонности ( берется из табл.2 в зависимости от варианта).

Таблица 2

Параметр характеристики климатической зоны	Климатические зоны СССР, зависящие от средней многолетней низкой температуры и продолжительности замерзания вод
	I	II	III	IV
Коэффициент сезонности для  вертикального электрода длиной 3метра	1,7	1,5	1,3	1,1

3.7.3. Рассчитать количество одиночных заземлителей, необходимых, чтобы величина сопротивления заземлителя электроустановки R_з была ниже допустимой (R_доп).

Для этого сначала рассчитывается предварительное количество заземлителей n^/ по приближенной формуле без учета полосы связи : n^/= R_0/ R_доп*

-коэффициент использования, показывающий, насколько возрастет сопротивление одиночного заземлителя R₀ при использовании его в группе (в этом случае оно будет R₀/ ); принимаем =0,6.

Затем, зная, n^/ по табл.3, определяем коэффициенты использования вертикальных заземлителей _в и полосы связи _п.

Таблица 3

Число размещенных в группе вертикальных заземлителей   Коэффициенты использования при α=1	2	4	6	10	20
Коэффициент использования вертикальных заземлителей в	0,85	0,69	0,61	0,55	0,47
Коэффициент использования полосы связи п	0,85	0,45	0,4	0,34	0,27

где α- отношение расстояния между одиночными заземлителями к их длине.

После этого, пользуясь полученными значениями _в и _п.,производим уточненный подсчет числа заземлителей n формуле

n= R_{0* п}/ R_доп*R_{n* в}(R_n/ _п- R_доп).

 где R_n- сопротивление растеканию тока горизонтальной полосы связи.

С учетом исходных данных вариантов и ожидаемого количества одиночных вертикальных заземлителей его можно принять(для упрощения расчетов) 40 Ом.

  Полученное дробное значение n округляем до большого целого числа.

3.7.4.Определить ожидаемое сопротивление заземления электроустановок

R_{з расч.} по формуле:

  R_{з расч}= R₀  R_n/ R_{0 п}+ R_{n* в*} n, Ом.

3.7.5. Собрать схему заземления электроустановки , для чего:

- включить тумблерами Т₁-Т₁₀ необходимое количество одиночных вертикальных заземлителей;

- с помощью ручек установить по шкале потенциометров включенных заземлителей расчетное значение R₀/ _в;

-для учета влияния полосы связи установить по шкалам потенциометра _п необходимое значение коэффициента использования полосы связи ( из табл.3).

3.7.6. Подключить прибор М-416 к гнездам R_х, R_зонд,R_всп и измерить сопротивление заземления электроустановки R_з .

3.7.7. Сравнить полученное значение R_з и R_доп и сделать вывод о возможности эксплуатации электроустановки при данном R_з. Задача( по п.3.7.)считается решенной, если выполнено условие R_з.  R_доп.

 Сравнение значений R_{з расч} и R_з позволит судить о точности и качестве проделанной работы.

3.7.8. Установить в исходное положение выключатели и ручки потенциометров правой стороны лабораторного стенда и отключить от него прибор М-416.

3.8. Оформить и представить преподавателю результаты проделанной работы.

Составление отчета по лабораторной работе

Отчет по выполненной лабораторной работе должен содержать следующие материалы:

 1. Краткий конспект теоретического раздела инструкции.

 2. Таблицу с результатами замеров и вычислений.

 3. График по результатам замеров

 4. Вывод.

 Основные контрольные вопросы  

 1.Что такое защитное заземление? В чем его основная задача.

 2.Что такое напряжение прикосновения?

 3.Что такое удельное сопротивление грунта ? Для чего нам нужно его знать?

 4. Какие виды заземлителей бывают?

 5.Как часто нужно проверять заземлители и почему?

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПЫЛЬ

 ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомить студентов с одним из широко распространенных, опасным и вредным фактором - производственной пылью, ее свойствами, воздействием на человека, методами определения и приборами, применяемыми для анализа запыленности, а также основными способами борьбы с ней.

Общие сведения

Пыль - это мелкие и мельчайшие твердые частицы с размером от 0,2 до 100 мкм, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. С другой стороны пыль - это один из производственных факторов, неблагоприятно влияющих на здоровье человека и вызывающих при длительном воздействии на организм ухудшение здоровья и профессиональные заболевания. Пылевыделение наблюдается практически при всех видах человеческой деятельности. В горнорудной промышленности - при бурении породы, взрывных работах, работах горных машин, транспортировке породы, сортировке, дроблении и т.п. В машиностроении при плавке, обработке, шлифовке. В сельском хозяйстве, начиная от обработки почв и кончая переработкой зерна. Большое количество пыли образуется и в домашне- бытовых условиях.

 Производственную пыль классифицируют по способу образования, происхождению и размерам частиц.

По способу образования пыль подразделяют на аэрозоль дезинтеграции поступающей в воздух в результате механического разрушения твердых материалов (бурение, взрыв, дробление, шлифовка, помол) и аэрозоль конденсации, образующийся при возгонке твердых веществ (электросварке, газорезке и т.д.). Часто пыль называют аэрозолем, имея в виду, что воздух является дисперсной средой, а твердые частицы дисперсной фазой.

 По происхождению различают:

- органическую (растительную, животную, микроорганизмы, искусственную);

- неорганическую (минеральную и металлическую);

- смешанную (комбинацию первых двух видов, например, органическая и неорганическая пыль, растительная и почвенная).

 По дисперсности - свыше 25 мкм, быстро оседает и практически не попадает в организм, т.к. задерживается слизистой оболочкой рта и носоглотки;

 -о т 0,25 до 10 мкм наиболее опасная пыль для здоровья человека, т.к. проникает внутрь организма;

 - < 0,25 мкм - ультрамикроскопическая, подчиняющаяся законам броуновского движения и длительное время витающая в воздухе. Оказывает влияние на точное машиностроение, изготовление плат, микросхем и т. п.

По степени опасности - в зависимости от процентного содержания свободной SiO2 как одной из наиболее опасных, а также содержащейся во всех типах пород.

В РФ нормирование пыли (предельно-допустимые концентрации) производится в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76 (таблица 1).

 Таблица 1

Вредное влияние производственной пыли на организм человека зависит от многих факторов, основными из которых являются:

- концентрация пыли (измеряется в мг/м 3 );

- химический состав пыли (наиболее опасны частицы пыли с большим содержанием SiO2, РЬ, Cr, Mn;

 - размер частиц и их дисперсный состав(процентное содержание частиц с определенном размером);

 - физические свойства пыли (растворимость, твердость, электрические и магнитные свойства, гидрофильность или гидрофобность, адсорбционные свойства, взрывоопасность, радиоактивность и т.д.);

форма частиц пыли (для аэрозолей конденсации характерны сферическая и овальная формы, для частиц пыли образующихся при дезинтеграции - плоские неправильной формы, игольчатые, чашуйчатые, волокнистые, они легче сцепляются друг с другом и труднее выводятся из организма).

Пыль, как вредный производственный фактор, оказывает влияние, как на здоровье человека, так и на функционирование механизмов и приборов. Избыточная запыленность может вызвать профессиональные заболевания у человека, проникая в трущиеся части механизмов, обмотки электродвигателей и оптические схемы, поломку и выход из строя оборудования, а при определенных условиях - привести к взрыву. В этом случае она выступает уже как опасный производственный фактор. Следует отметить, что повышенная запыленность снижает и производительность труда ввиду ухудшения видимости, затруднения дыхания и т.д.

 Действие пыли на организм человека довольно многозначно. Наибольшему влиянию пыли подвержены органы дыхания, кожный покров, глаза, кровь и желудочно-кишечный тракт. При действии пыли на органы дыхания возникает заболевание пневмокониоз, которое в зависимости от химического состава горных пород носит название: силикоз (SiO2), асбестоз (асбест), антракоз (угольная пыль) и т.д.; возможны также и другие заболевания органов дыхания - бронхиальная астма, пылевой бронхит, пневмония. Заболевания глаз - это различные конъюнктивиты, а в некоторых случаях - ожоги роговицы, которые могут привести к потере зрения. Профессиональные заболевания кожи возникают от проникновения частиц пыли в поры кожи и могут привести к различным дерматитам, экземам, язвам. При заболеваниях крови развивается гипохромная анемия, а при попадании внутрь возникают различные заболевания желудочно- кишечного тракта. Мероприятия по ограничению неблагоприятного воздействия пыли на производстве должны быть комплексными и состоять из трех групп:

 - социально-правовые (установление: норм запыленности, обязательность использования средств пылеподавления, прием на работу в условиях повышенной запыленности лиц не моложе 20 лет, спецпитание, сокращенный рабочий день, дополнительный отпуск и т.д.);

 - медико-профилактические (систематический контроль запыленности, периодические медосмотры, лечение в профилакториях и санаториях);

- инженерно-технические.

Последняя группа состоит из следующих мероприятий и способов:

 1. Устранение образования пыли в самом источнике путем изменения или внедрения новой технологии (усовершенствование конструкции машин, замена ударного способа разрушения пород на разрушение с помощью резания, предварительное увлажнение пород в массиве и т.д.). I

 2. Комплексная автоматизация и роботизация работ, внедрение дистанционных пунктов управления.

 3. Интенсивное проветривание и рациональная вентиляция.

 4. Внедрение и широкое использование пневмо- и гидротранспорта, аспирация мест перегрузки и выгрузки с отсосом запыленного воздуха.

 5. Замена сухой обработки материалов на мокрую, интенсивное орошение, бурение с промывкой, использование воздушно-механических пен для укрытия пылящих объектов.

 6. Связывание осевшей пыли различными составами и предотвращение вторичного пыления путем нанесения адгезионных покрытий.

7. Широкое использование всевозможных конструкций пылеуловителей и фильтров.

8. Внедрение при взрывных работах новых типов материалов - гидрогелей и водяных ампул, уменьшающих выпадение пыли и улучшения КПД действия взрыва.

 9. Устройство твердых покрытий уменьшающих пылевыделение.

10. Своевременная уборка осевшей пыли.

11. Широкое оснащение производства современными приборами пылевого контроля.

12. Использование индивидуальных средств защиты, специальных кабин под давлением, кондиционеров.

Чтобы правильно выбрать те или иные способы борьбы с пылью прежде всего необходимо научиться определять ее концентрацию в воздухе рабочей зоны. Под концентрацией пыли понимается количество пыли в миллиграммах или граммах в одном кубическом метре воздуха. Измерение концентрации пыли является трудной метрологической задачей.

Наибольшее распространение нашел весовой (гравиметрический) метод. Этот метод основан на фильтрации запыленного воздуха через фильтр  с последующим весовым определением количества уловленной пыли. Основные его недостатки - невозможность определения дисперсного и химического состава пыли. Поэтому наряду с широким расп- ространением этого метода используется большое количество других косвенных методов. Среди них широко применяются оптический, радиоизотопный, пьезоэлектрический, лазерный и другие методы. Применяется несмотря на свою простоту счетный метод.