Завдання № 1
У виробничому приміщенні Рис. 1.1 встановлені відкрита установка миття та знежирювання виробів, в які налитий розчинник № 646. Технологічний процес з знежирення деталей протікає по безперервному циклу. Визначити клас і розмір вибухонебезпечної зони всередині і поза приміщенням.
Вихідні дані:
- Технологічне устаткування розташовується в точках № 1, 4, 7, 13; в технологічному процесі застосовується - розчинник № 646; максимальний обсяг вибухонебезпечної суміші - 200м 3;
Рис. 1.1 Схема розміщення технологічного обладнання в цеху | Характеристики виробничого приміщення: = 35 м; - Довжина L = 35 м; - Висота Н = 4 м; = 21 м; - Ширина S = 21 м; - Обсяг розміщеного обладнання 1700 м 3. |
Рішення:
Визначення класу зони
Основне речовина, що застосовується в технологічному процесі - розчинник № 646. Розчинник № 646 - це легкозаймиста рідина (надалі ЛЗР). Пари розчинника № 646 з повітрям утворюють вибухонебезпечну суміш (вибухонебезпечна суміш - суміш з повітрям горючих газів, парів ЛЗР, горючого пилу або волокон з НКПРП <65 р. / м 3 при переході їх у зважений стан, який при певній концентрації здатна вибухати, при виникненні джерела вибуху (п. 7.3.18, [2])). Оскільки технологічний процес відбувається шляхом занурення деталей у відкриту ванну - ВЗОС буде утворюватися при нормальних умовах. .
Виходячи з цього, робимо висновок, що в приміщенні цеху буде утворитися вибухонебезпечна зона класу В-I. – зона, расположенная в помещении, в котором выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом ВЗОС при нормальных режимах работы, например при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т.п. Зона класу В-I - зона, розташована в приміщенні, в якому виділяються горючі гази або пари ЛЗР в такій кількості і з такими властивостями, що вони можуть утворити з повітрям ВЗОС при нормальних режимах роботи, наприклад при завантаженні або розвантаженні технологічних апаратів, зберігання або переливанні ЛЗР, що знаходяться у відкритих ємностях, і т.п. (П. 7.3.40, [2]).Розрахунок розміру вибухонебезпечної зони
При визначенні розміру вибухонебезпечної зони приймається, що (п. 7.3.39, [2]):
- Вибухонебезпечна зона в приміщенні займає весь об'єм приміщення, якщо обсяг ВЗОС перевищує 5% вільного об'єму приміщення;
- Якщо обсяг ВЗОС дорівнює або менше 5% вільного об'єму приміщення, то вибухонебезпечна зона в приміщенні вважається в межах до 5 м по вертикалі і горизонталі від технологічного апарату.
Для визначення розміру вибухонебезпечної зони:
а) знаходимо обсяг приміщення:
ПОМ = S · L · h = 21 · 35 ·4 = 2940 м 3 ; V ПЗЗ = S · L · h = 21 · 35 · 4 = 2940 м 3;
ПОМ – объем помещения, м 3 ; - Де V ПЗЗ - об'єм приміщення, м 3;
– ширина помещения, м; S - ширина приміщення, м;
– длина помещения, м; L - довжина приміщення, м;
– высота помещения, м. h - висота приміщення, м.
б) знаходимо вільний об'єм приміщення:
ПОМ.СВОБ. = V ПОМ – V ОБОР . V ПОМ.СВОБ. = V ПЗЗ - V волоки. = 2940-1700 = 1240 м 3,
ПОМ.СВОБ. – свободный объем помещения, м 3 ; де V ПОМ.СВОБ. - вільний об'єм приміщення, м 3;
ОБОР – объем размещенного оборудования, м 3 . V Волоки - обсяг розміщеного обладнання, м 3.
в) знаходимо відношення обсягу ВЗОС до вільного обсягу приміщення:
ВЗОС / V ПОМ.СВОБ. ) · 100% = (200 /1240) ·100% =16,1%, К = (V ВЗОС / V ПОМ.СВОБ.) · 100% = (200 / 1240) · 100% = 16,1%,
- Де К - відношення вільного об'єму приміщення до обсягу ВОС,%.
Рис. 3.2 Схема розміщення вибухонебезпечних зон | занимает весь объем помещения (см. рис. 3.2), кроме того, в пределах 5 м по горизонтали и вертикали от проема двери, будет зона класса В- I а и 0,5 м по горизонтали и вертикали от проемов за наружными ограждающими конструкциями помещения будет зона класс В- I г. Висновок: Обсяг вибухонебезпечної суміші більше 5% вільного об'єму приміщення значить, вибухонебезпечна зона класу В-I займає весь об'єм приміщення (див. рис. 3.2), крім того, в межах 5 м по горизонталі і вертикалі від прорізу дверей, буде зона класу В - I а і 0,5 м по горизонталі й вертикалі від прорізів за зовнішніми огороджувальними конструкціями приміщення буде зона клас В-I р. |
Завдання № 2
Відповісти на наступний теоретичне питання:
У чому полягає сутність пожежної небезпеки електроустановок? Перерахувати можливі причини загорянь при експлуатації електроустановок, дати їх визначення.
При проходженні електричного струму через металевий провідник вільні електрони зіштовхуються з атомами, іонами або молекулами. При цьому витрачається енергія, яка перетворюється в тепло. Перехід електричної енергії в теплову відображає закон Джоуля-Ленца, який формулюється так: кількість теплоти Q (Дж), що виділяється струмом в провіднику, прямо пропорційно квадрату струму, опору провідника і часу його протікання:
= I 2 rt = U 2 t / r = UIt Q = I 2 rt = U 2 t / r = UIt
На нагрівання провідників електричним струмом заснований пристрій електричного освітлення, електронагрівальних приладів, електричних печей.
Електронагрів провідників не завжди виявляється корисним. Внаслідок сильного нагрівання може створитися небезпека виникнення пожежі. Щоб уникнути надмірного нагріву проводів, кабелів, обмоток електричних машин та апаратів Правилами влаштування електроустановок (ПУЕ) передбачені тривало допустимі струмові навантаження на них.
Найбільш частими причинами пожеж, які виникають при експлуатації електроустановок є: короткі замикання в електропровідниками та електричному обладнанні; займання горючих матеріалів, що знаходяться в безпосередній близькості від електроприймачів, включених на тривалий час і залишених без нагляду; струмові перевантаження електропроводок та електрообладнання; великі перехідні опори в місцях контактних з'єднань; поява напруги на будівельних конструкціях та технологічному обладнанні, потрапляння розпечених частинок нитки розжарювання на легкогорючі матеріали та ін
Коротке замикання (КЗ). Коротким замиканням називається всяке непередбачуване нормальними умовами роботи замикання через малий опір між фазами, або декількох фаз на землю (або нульовий провід). Струм при цьому різко зростає, викликаючи розігрів і навіть розплавлення провідників.
Перевантаження. Перевантаженням називається таке явище, коли по дротах і кабелях тече робочий струм I р більше тривало допустимого I д: I р> I д.
Іскріння і електрична дуга. Виникає в результаті проходження струму через повітря. Іскріння спостерігається при розмиканні електричних ланцюгів під навантаженням, при пробої ізоляції, між щітками й колектором електродвигунів. Під дією електричного поля повітря між контактами іонізується і при достатній величині напруги відбувається розряд, супроводжується світінням повітря і тріском, а при достатній потужності іскровий розряд може бути у вигляді електричної дуги.
Велике перехідний опір. Виникають в місцях переходу струму з одного провідника на інший або з провідника на який-небудь електричний апарат, за наявності поганого контакту, наприклад, в місцях з'єднань та окінцювання проводів, в контактах машин та апаратів. Пожежна небезпека перехідних опорів посилюється тим, що ці місця важко виявити, а захисні апарати мереж і установок, навіть правильно вибрані, не можуть попередити виникнення пожеж, тому що струм в ланцюзі не зростає, а нагрівання відбувається тільки за рахунок підвищення опору. Особливо інтенсивне окислення відбувається у вологому середовищі і з хімічно активними середовищами, а також при нагріванні контактів вище 70-75 градусів.
Вихрові струми. Струми, які індукуються в масивних металевих тілах при перетині їх магнітними силовими лініями, називаються вихровими струмами (струмами Фуко). Вихрові струми можуть бути дуже великими і сильно нагрівати сердечники машин та апаратів, що може призвести до руйнування ізоляції провідників і навіть її займання. Усунути повністю вихрові струми не можна, але зменшити можна і потрібно.
Завдання № 3
Вихідні дані:
Рис. 1 | У розгалуженій ланцюга змінного струму (рис. 3.7): 1 = 8 Ом; - R 1 = 8 Ом; 2 =10 Ом; - R 2 = 10 Ом; - L = 90 мгн; - С = 100 мкФ; = 43 B т. - P = 43 B т. |
Визначити наступні параметри електричного кола однофазного змінного струму:
; - Визначити напруга в мережі U;
- Кут зсуву фаз між струмом і напругою φ;
; - Загальний струм в нерозгалужене частини ланцюга I;
- Коефіцієнт потужності всього ланцюга cos φ
, активную Р и реактивную Q мощности. - Повну S, активну Р і реактивну Q потужності.
Побудувати в масштабі векторну діаграму і визначити характер ланцюга.
Рішення:
Знаходимо повний опір ланцюга:
Ом;
де: Ом;
Ом
<Х С , следовательно характер цепи активно – емкостный. Так як X L <Х С, отже характер ланцюга активно - ємнісний.
За законом Ома знаходимо струм в ланцюгу:
А
З Формули трикутника опорів визначаємо:
Рис. 3.5 | (со s j) тогда, j= arccos 0,86= 31° Знайдемо величину кута зсуву фаз між напругою і струмом j = агссо s (з s j) тоді, j = arccos 0,86 = 31 ° |
Визначаємо потужність ланцюга:
= U · I = 220 · 3 77 = 8294 ВА; Повна потужність: S = U · I = 220 · 3 77 = 8294 ВА;
= S · cosj = 8294 · 0,86 =7133 Вт; активна потужність: P = S · cosj = 8294 · 0,86 = 7133 Вт;
= S · sinj = 8294 · 0,514 = 4263 вар. реактивна потужність: Q = S · sinj = 8294 · 0,514 = 4263 вар.
Побудова векторної діаграми.
а) Виписуємо, а при необхідності визначаємо значення струмів і напруг на опорах ланцюга.
У неразветвленной ланцюга струм однаковий для будь-якої ділянки ланцюга:
= 37,7 А. I = 37,7 А.
Напруга на активному опорі:
= I · R = 37,5 · 5=188,5 В. U = I · R = 37,5 · 5 = 188,5 В.
Напруга на індуктивному опорі:
= I · X L =37,5 · 9 = 339,3 В. U L = I · X L = 37,5 · 9 = 339,3 В.
Напруга на ємності:
= I · X C =37,5 · 6 = 226,2 В. U C = I · X C = 37,5 · 6 = 226,2 В.
б) Виходячи з розмірів паперу, приймаємо масштаб по струму та напрузі.
Для розглянутого прикладу:
= 9 А/см; - Масштаб по струму: М I = 9 А / см;
= 60 В/см. - Масштаб по напрузі М U = 60 В / см.
Тоді довжини векторів L будуть:
довжина вектора струму:
см
довжини векторів напруг:
см
см
см
в) Виконуємо побудова діаграми в такій послідовності:
- За початковий вектор приймаємо вектор струму, оскільки струм є однаковою величиною для всіх ділянок кола. Проводимо цей вектор довільно на площині в масштабі (рис. 3.6);
- Напруга на активному опорі збігаються за фазою із струмом. А откладываем в масштабе вдоль вектора тока; Вектор цього напруги U А відкладаємо в масштабі вздовж вектора струму;
=90°. Поскольку положительное вращение векторов принято против часовой стрелки, вектор напряжения U L - Напруга на індуктивності випереджає по фазі струм на кут j = 90 °. Оскільки позитивне обертання векторів прийнято проти годинникової стрілки, вектор напруги U L відкладається вгору щодо вектора струму, тому що струм в даному випадку відстає;
= -90° . - Напруга на ємності відстає по фазі від струму на кут j = -90 °. Отже, вектор цієї напруги С откладываем вниз относительно вектора тока, так как ток в данном случае опережающий: U З відкладаємо вниз щодо вектора струму, тому що струм в даному випадку випереджаюче:
- Геометричним складанням векторів напруг на активному опорі, індуктивності та ємності отримаємо вектор прикладеної напруги:
U А . = U А. + U С + U L + U З
и называется углом сдвига фаз данной цепи. Кут між векторами струму і загального (прикладеної) напруги позначається j і називається кутом зсуву фаз даному колі.
Побудова векторної діаграми Рис. 3.6 | Перевірка: слід перевірити аналітичне рішення і побудова векторної діаграми шляхом їх зіставлення, наступним чином: - Перевірка кута j проводиться за допомогою транспортира і порівняння отриманої величини кута в градусах з розрахунковим. У даному випадку за розрахунком j = 31 °, по діаграмі цей кут дорівнює також 31 °, - Перевірка величини прикладеної напруги: = 3,8 см, величина напряжения U = L U · М U = 3,8 · 60 = 220В, что соответствует условию задачи. - По діаграмі довжина цього вектора L U = 3,8 см, величина напруги U = L U · М U = 3,8 · 60 = 220, що відповідає умові завдання. |
=5,83 Ом; I =37,7А; S = 8294 ВА; Р= 7133 Вт; Q = 4263 вар; j =31 0 . Відповідь: Z = 5,83 Ом; I = 37,7 А; S = 8294 ВА; Р = 7133 Вт; Q = 4263 вар; j = 31 0.
Знаходимо повні опори гілок:
Ом,
де: Ом;
Ом
Знаходимо коефіцієнти потужності гілок:
;
.
0,6 = 53°. Так как во второй ветви включено только емкостное сопротивление Х С , то: cos Знаходимо величину кута φ = arccos 0,6 = 53 °. Так як у другій гілки включено тільки ємнісний опір Х С, то: cos φ 2 = 0; sin φ 2 = -1; φ 2 = -90 °.
Знаходимо струми в гілках за законом Ома для ділянки кола:
;
Для визначення струму в нерозгалужене частини ланцюга треба знайти активні і реактивні складові струмів по гілках:
- Активна складова струмів першої галузі:
А1 = I 1 I А1 = I 1 · Cos = 22 · 0,4 = 13,2 А; φ 1 = 22 · 0,4 = 13,2 А;
реактивна складова струмів першої галузі:
Р1 = I 1 · sin I Р1 = I 1 · sin φ 1 = 22 · 0,8 = 17,6 А;
- Активна складова струмів другої гілки:
А2 = 0; I А2 = 0;
- Реактивна складова струмів другої гілки:
Р2 = I 2 = 44 А; I Р2 = I 2 = 44 А;
Струм в нерозгалужене частини ланцюга визначимо за формулою:
Знаходимо коефіцієнт потужності всього ланцюга:
( sin Знаходимо кут φ = arcsin (sin (– 0,895)= – 63,5°. φ) = arcsin (- 0,895) = - 63,5 °.
Визначаємо потужність ланцюга:
- Повна потужність
= U · I = 220 · 29,5 = 6490 BA . S = U · I = 220 · 29,5 = 6490 BA.
- Активна потужність
= U · I · cos P = U · I · cos φ = 220 · 29,5 · 0,45 = 2950,5 Вт;
реактивна потужність:
φ = 220 · 29,5 · (-0,895) = -5808,5 вар . Q = U · I · sin φ = 220 · 29,5 · (-0,895) = -5808,5 вар.
Побудова векторної діаграми:
= 220 В, I А1 = 13,2 А; I А2 = 0, I Р1 = 17,6 А; I Р2 = 44 А. Виписуємо значення прикладеної напруги та складових струмів гілок: U = 220 В, I А1 = 13,2 А; I А2 = 0, I Р1 = 17,6 А; I Р2 = 44 А.
Приймаються масштаб:
- За напругою: М і = 50 В / см;
= 10А/см. - Потоку: М I = 10А/см.
Визначаємо довжини векторів:
- Довжина вектора напруги:
см
довжина векторів струму:
см;
см;
см.
Виконуємо побудова діаграми в такій послідовності:
а) довільно на площині в масштабі відкладаємо вектор напруги U (Рис. 3.8), так як напруга однакова для обох паралельних гілок.
А , I L , I C ; 6) розмірковуючи аналогічно прикладу 3.2.3, будуємо вектора струмів I А, I L, I C;
в) геометричним складанням векторів струмів отримаємо вектор загального струму (струму в нерозгалужене частини ланцюга).
опережает напряжение U ( I C > I L ), то характер цепи будет активно – емкостной, и угол φ Так як загальний струм I випереджає напруга U (I C> I L), то характер ланцюга буде активно - ємнісний, і кут φ - Негативний.
Побудова векторної діаграми
Рис. 3.8
Відповідь:
1 =22А; I 2 =44А; I =29,5А; S =6490 ВА; Р=2950,5 Вт; Q =-5808,5 вар; j =-63,5 0 . I 1 = 22А; I 2 = 44А; I = 29,5 А; S = 6490 ВА; Р = 2950,5 Вт; Q =- 5808,5 вар; j =- 63,5 0.