ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» ___________________________________________________________ Кафедра экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания Курбатов В.А. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ПО ДИСТАНЦИОННОЙ ФОРМЕ ОБУЧЕНИЯ по курсу «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ» Учебно-методическое пособие Для студентов направлений: 02.03.02; 11.03.02; 09.03.02; 15.03.04; 10.03.01; 09.03.03 Москва 2021 Курбатов В.А. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ПРИ ДИСТАНЦИОННОЙ ФОРМЕ ОБУЧЕНИЯ по курсу «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ» Учебно-методическое пособие Для студентов направлений: 02.03.02; 11.03.02; 09.03.02; 15.03.04; 27.03.04; 09.03.03 Издание утверждено на заседании кафедры ЭБЖиЭ. Протокол № 12 от 13.06. 2020 г. Издание утверждено советом факультета ИТ. Протокол № 11 от 25.06.2020 г. Рецензент: Шарофутдинов Р.М.., к.т.н., доцент ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ Аппаратный зал телеграфа расположен на третьем этаже узла связи. На противоположной стороне улицы на расстоянии L находится здание, с высотой карниза Н над уровнем подоконника зала. Длинна аппаратного зала – А, ширина – В, высота – h. По исходным данным, представленным в соответствующих вариантах, необходимо определить: 1. Площадь световых проемов в производственном помещении для обеспечения нормируемой освещенности (площадь остекления); 2. Число окон; 3. Размещение окон с целью равномерности естественности освещения, с учетом межоконного расстояния. Сделать выводы по результатам расчетов. 1. Расчет необходимой площади окон, для создания нормируемой естественной освещенности в зале, определяемой по формуле: S l 0 S0 = n min , 100 r0 r1 где Sn - площадь пола в производственном помещение, м2; lmin - минимальный (нормированный) коэффициент естественной освещенности, определяется из таблицы 1.1; 0 – коэффициент световой характеристики окна, находится из таблицы 1.2. Но для этого прежде необходимо определить: а) параметр окна – h1, м: h1 = h0 + h - hраб . Под параметром окна h1 следует понимать возвышение верхнего края окна над горизонтальной рабочей поверхностью (рис. 1.1); h0 – высота окна, м; h - расстояние от пола до подоконника, м; hраб – высота рабочей поверхности над уровнем пола, м; б)отношение длины помещения А, м, к ширине В, м: A/B; в) отношение ширины помещения В, м, к параметру окна h1, м: В/h1. По полученным значениям (а, б, в) находим значение 0 по таблице 1.2; - коэффициент, учитывающий затемнение окна противостоящим зданием, определяется из табл. 1.3, по предварительно найденному отношению – расстояния между противостоящими зданиями L, м, к высоте карниза противостоящего здания над уровнем подоконника рассматриваемого окна Н, м: L / H; r0 – коэффициент светопропускания в помещение категории Б, табл. 1.5 * Для определения r0 положение остекления – вертикальное, при стальных сдвоенных переплетах. Освещение естественное, боковое, одностороннее. r1 - коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при боковом естественном освещении, определяется из таблиц 1.4, 1.6. При этом величина r1 зависит от средневзвешенного коэффициента отражения света от ограждающих поверхностей помещения ср . n S n ст S ст nт S nт S n S nт S ст где n, ст, nт - коэффициенты отражения от пола, стен, потолка, таблица 1.7. Sn, Scт, Snт – площади пола, стен, потолка, соответственно, Sст = (А + В) 2 h. ср = Рис. 1.1. Эскиз разреза и плана аппаратного зала телеграфа со схемой размещения окон и оборудования: 1 – столы с телеграфными аппаратами; 2 – стулья Зная площадь одного окна S = h0 bo, находим количество окон, необходимое для соблюдения естественной освещенности в производственном помещении: n = S0 / S; где bo – ширина окна, м. 2. В боковой стене, по длине помещения, размещаем n окон, с межоконным промежутком b: A nb 0 b = . n 1 Таблица 1.1 Нормирование значения КЕО в помещениях производственных зданий, расположенных севернее 45 и южнее 60 северной широты Характер работ, выполняемых в Нормы КЕО, % помещении Разряд Размеры При верхнем и При ы Виды работ по степени объекта комбинирован боковом работ точности различения, ным освещении мм освещении lср lmin 1 Наивысшей 0,15 и менее 10 3,5 2 Очень высокой 0,15 - 0,3 7 2,5 3 Высокой 0,3 - 0,5 5 2 4 Средней 0,5 - 1 4 1,5 5 Малой 1-5 3 1 6 Грубой Более 5 2 0,5 Таблица 1.2 Значение световой характеристики окна - 0 Значение световой характеристики при отношении ширины Отношение помещения В к возвышению верхнего края окна над длины помещения А к горизонтальной рабочей поверхностью h1 (рис. 1.1) его ширине В (рис. 1.1) 0,5 1 1,5 2 3 4 5 6 4 и более ----7 9,5 12 15 17 20 3 9,5 8,5 9,5 11,5 16 19 23 26 2 11,5 10 11 13 18 22 26 30 1,5 13 11,5 12,5 15 20 25 30 35 1 16 15 17 19 25 35 42 45 0,5 ----22 27 42 ------- Значение коэффициента , противостоящими зданиями L/H 0,5 1 Коэффицие 1,7 1,4 нт учитывающего Таблица 1.3 затенение окна 1,5 2 3 и более 1,2 1,1 1 Примечание. L – расстояние между рассматриваемыми и противостоящими зданиями; Н – высота расположения карниза противостоящего здания над подоконником рассматриваемого окна. Таблица 1.4 Значения коэффициента r2 , учитывающего отраженный свет при верхнем освещении и боковом Средневзвешенный Значение коэффициента r2 при отношении В Количеств коэффициент высоты помещения h к его ширине LО о окон в отражения стен, помещени потолка и пола и помещения ср 0,16 0,36 0,66 1,0 1 2 3 и более 0,5 0,4 0,3 0,5 0,4 0,3 0,5 0,4 0,3 1,5 1,4 1,2 1,4 1,3 1,2 1,3 1,2 1,1 1,6 1,5 1,3 1,5 1,4 1,3 1,3 1,2 1,1 1,7 1,6 1,4 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,9 1,7 1,5 1,7 1,6 1,5 1,3 1,2 1,1 Таблица 1.5 сдвоенных двойных одинарных сдвоенных двойных Значение коэффициента r0 При деревянных и При стальных переплетах железобетонн ых переплетах одинарных Положение остекления Вертикальное Вид помещения Машинные залы ГТС, аппаратные залы предприятий связи Наклонное Характеристика помещения Помещения с незначительными выделениями пыли Значение общего коэффициента светопропускания r0 При стекложеле зобетонном заполнении 0,5 0,35 0,4 0,6 0,4 0,4 0,35 0,4 0,25 0,3 0,5 0,3 0,4 0,25 Таблица 1.6 Значения коэффициента r1, учитывающего отраженный свет при одном боковом освещении Значения коэффициента r1 Средневзвешенный коэффициент отражения При одностороннем При двустороннем стен, потолка, пола освещении освещении помещения -ср 0,5 4 2,2 0,4 3 1,7 0,3 2 1,2 Таблица 1.7 Коэффициенты отражения различных поверхностей Коэффициент отражения , Характер отражающей поверхности % Побеленный потолок, побеленные стены с 70 окнами, закрытыми белыми шторами Побеленные стены при незащищенных окнах; побеленный потолок в сырых помещениях, 50 чистый бетонный и деревянный потолок Бетонный потолок в грязных помещениях, деревянный потолок, деревянные стены с окнами, 30 стены, оклеенные светлыми обоями Стены и потолок в помещениях с большим количеством темной пыли, сплошное остекление 10 без штор, красный кирпич неоштукатуренный, стены с темными обоями Стены и потолок покрашены в светлые тона 50 (светло-желтый, светло-зеленый, голубой и пр.) Стены и потолок покрашены в полутемные тона 30 (серый, красный, зеленый) Стены и потолок покрашены в темные тона 10 (коричневый, черный) Таблица 1.8 Варианты к расчету естественной освещенности в помещении Параметр Последняя цифра номера студенческого билета ы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Разряд 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 работы А, м 15 20 18 12 15 20 12 12 18 18 В, м 9 10 10 8 10 10 8 8 10 9 h, м 5,5 6,0 5,5 5,5 5,0 5,0 5,5 5,5 5,0 5,5 h0, м 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 1,0 1,0 1,2 1,1 1,2 1,2 1,5 0,8 1,0 1,2 h, м hраб, м 1,5 1,0 1,2 1,6 1,0 1,2 1,0 0,8 0,8 1,2 L, м 10 20 30 30 45 30 20 30 40 15 Н, м 20 20 15 10 30 30 40 20 20 10 b0, м 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,1 1,9 2,0 Таблица 1.9 Значение коэффициента отражения от потолка, стен и пола Параметр ы nт, % ст, % n, % Предпоследняя цифра номера студенческого билета 1 2 3 4 5 6 7 8 70 50 70 70 70 50 70 70 50 50 50 50 30 50 50 50 30 10 10 30 30 10 30 10 9 70 30 30 0 50 50 30 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Как нормируется естественная освещенность? 2. Какие виды естественного освещения вы знаете? 3. Какие требования предъявляются к системам производственного освещения? 4. По каким параметрам определяется разряд работы? 5. Что характеризует «спектральная видность», в чем заключается ее особенность? Энергетические и фотометрические величины. Литература: [1; 2; 7; 10]. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ В производственном помещении длинной А, шириной В. высотой h необходимо установить искусственное освещение, соответствующее определенному разряду зрительных работ (Еmin) в данном помещении. В соответствии с исходными данными (по варианту) в задаче требуется определить: 1. Необходимое количество осветительных приборов для создания нормируемой освещенности в производственном помещении. 2. Мощность осветительной установки. 3. Представить схему размещения осветительных приборов для создания равномерного освещения в производственном помещении. После произведенных расчетов сделать выводы. 1. Необходимое количество осветительных приборов, для создания системы общего освещения, определяются по формуле: E S k N min , F z n где Еmin – минимальная, нормируемая освещенность при общей системе освещения для выбранного помещения, лк, определяется из таблицы 2.1 S – площадь пола в производственном помещении, м2; k – коэффициент запаса; F - световой поток, создаваемый одной лампой, лм, определяется из таблицы 2.2 и 2.3; z – коэффициент неравномерности освещения, при общей системе освещения; n – количество ламп в светильнике (для ламп накаливания n = 1); - коэффициент использования светового потока, зависит от показателя помещения , коэффициентов отражения от стен СТ и потолка ПТ , находим из таблицы 2.4. При этом показатель помещения определяется из формулы: AB , H Р ( A B) где А и В – длина и ширина пола производственного помещения, м; Нр – высота подвеса светильника, определяется как расстояние между уровнем рабочей горизонтальной поверхности и светильником. 2. Мощность осветительной установки для создания нормированной общей системы освещения определяется по формуле: W = W m , где W - мощность одной лампы в системе общего освещения, Вт; m – количество ламп, используемых для общего освещения. мощность осветительной установки можно также определить по методу Ватт (для ламп накаливания): E S k ; W min E ср где Еmin – нормируемая минимальная освещенность в системе общего освещения, лк, определяется из таблицы 2.1; S – площадь пола, м2; k – коэффициент запаса; Еср – средняя горизонтальная освещенность при равномерном размещении приборов и расходе 1 Вт / м2, лк, определяется из таблицы 2.5. 3. Для создания равномерной освещенности необходимо, чтобы отношение расстояния между осветительными приборами L к высоте их подвеса Нр было одинаковым: (носит рекомендательный характер) а) при размещении осветительных приборов параллельными рядами: L/Hp = 1,4 - 1,8 б) при размещении осветительных приборов в шахматном порядке: L / Hp = 1,8 - 2,5 При размещении осветительных приборов на схеме необходимо пользоваться таблицами 2.6, 2.7 и рис. 2.1. Рис. 5.1 Эскиз разреза и плана аппаратного зала телеграфа со схемой размещения: а) светильников типа Люцетта: 1- столы, стулья; 2- светильники; б) светильники типа АОД: 1- столы, стулья; 2- светильники. Таблица 2.1 Нормы на освещенность различных помещений Emin, лк Наименование производственных Газоразрядные Лампы помещений лампы накаливания Почтовые предприятия Зал операционный 200 150 Помещения для обработки газетной и 300 200 письменной корреспонденции Телеграфные предприятия Аппаратный цех оконечной аппаратуры 300 200 Цех факсимильной связи 300 200 Цех телеграфных каналов 200 150 Кросс 300 200 Пункты приема газет по каналам связи 300 200 Городские и сельские телефонные станции Зал коммутаторный РТС 200 150 Автоматный зал АТС, МТС 200 150 Бюро справок 300 150 Бюро ремонта 200 150 Перфораторная 150 100 Коммутаторный цех 300 200 Зал стативов 200 150 Пункт переговорный 200 150 Линейно-аппаратный цех, аппаратная 200 150 Аппаратные станции проводного вещания ЦСУ, ОУС и усилительные подстанции 200 150 Станции радиоузлов 150 100 Передающие и приемные радиостанции Зал передатчиков 200 150 Аппаратные, ЛАЦ, УАТС 200 250 Аппаратная автоматизированная не 150 100 обслуживаемая Производственные помещения, общие для всех предприятий связи Генераторные (выпрямительные) 150 100 автомат. ЭПУ Генераторные (выпрямительные) 200 150 неавтомат. ЭПУ Аккумуляторные, дизельные 100 75 Лаборатория производственная 300 200 Таблица 2.2 Значение светового потока ламп накаливания F Мощность Напряжение Световой Напряжение, лампы, Вт сети, В поток, лм В 40 127 225 220 60 127 380 220 100 127 1275 220 150 127 2175 220 200 127 3050 220 300 127 4875 220 500 127 8725 220 750 127 13690 220 1000 127 19000 220 Световой поток, лм 336 540 1000 1710 2610 4100 7560 12230 17200 Таблица 2.3 Значение светового потока люминесцентных ламп F Напряжение на лампе, Световой Тип лампы Мощность, Вт В лм ЛДЦ-20 620 ЛД-20 760 ЛХБ-20 20 60 900 ЛБ-20 980 ЛТБ-20 900 ЛДЦ-30 1100 ЛД-30 1380 ЛХБ-30 30 108 1500 ЛБ-30 1740 ЛТБ-30 1500 ЛДЦ-40 1520 ЛД-40 1960 ЛХБ-40 40 108 2200 ЛБ-40 2480 ЛТБ-40 2700 ЛДЦ-80 108 2720 ЛД-20 3440 ЛХБ-80 3840 80 ЛБ-80 4320 ЛТБ-80 3840 поток, Таблица 2.4 Коэффициенты использования светового потока различных ламп - Коэффициенты Коэффициенты использования, %, при отражения индексе помещения Тип светильника Потолк Стен 0,5 0,7 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 а n, % ст, % 50 22 39 49 55 60 66 70 73 1. Универсаль без 70 затенителя 50 30 20 34 43 50 55 62 66 69 УиУПМ 30 10 27 30 39 46 51 58 62 64 70 50 19 32 39 44 48 53 56 57 2. Универсаль с 50 30 15 28 35 40 44 49 52 53 затенителем 30 10 12 25 31 36 40 46 48 57 70 50 28 36 45 54 59 64 67 69 3. Глубокоизлучатель 50 30 22 31 40 49 59 61 64 66 эмалированный 30 10 19 28 37 46 52 58 61 63 70 50 22 34 44 52 56 62 66 68 Люцетта 50 30 21 31 40 47 52 57 60 62 30 10 18 27 36 43 48 53 56 58 70 50 30 38 47 57 62 67 70 72 ОД, АОД 50 30 25 33 42 52 57 63 66 69 30 10 20 29 38 47 54 60 64 66 70 50 28 35 44 52 56 62 64 65 ОДР и ПВЛ-6 50 30 24 30 38 47 52 58 61 62 30 10 21 27 34 43 49 55 58 60 70 50 30 36 47 59 67 75 79 82 ОДО 50 30 21 29 38 47 53 59 62 65 30 10 19 25 33 42 47 53 56 58 70 50 20 27 35 43 48 54 58 60 ПЛ-1 50 30 18 25 32 38 43 47 50 51 30 10 15 21 28 35 40 44 47 49 Таблица 2.5 Освещенность Еср при равномерном размещении приборов общего освещения Освещенность Еср, лк, при напряжениях сети, В Мощность ламп, Вт 127 220 40 5,5 4,9 60 6,0 5,5 100 6,5 6,0 150 7,4 6,8 200 7,7 7,2 300 8,1 7,6 500 8,9 8,2 750 9,2 8,7 1000 9,8 9,1 Примечание. Для осветительных приборов рассеянного света значения освещенности нужно умножить на коэффициент 0,87. Таблица 2.6 Размеры люминесцентных ламп Мощность лампы, Вт Параметры 15 30 40 Диаметр, 25 25 38 мм Длина, мм 437,4 894,4 1199,4 80 125 38 38 1481 1481 Таблица 2.7 Рекомендуемые отношения L / Hp расстояний L между светильниками и высотой подвеса Нр их над рабочей поверхностью Тип светильника Оптимальное Допустимое Универсаль с затенением и без 1,5 1,9 затенения (УМП) Глубокоизлучатель эмалированный 1,4 1,7 (ГПМ) Люцетта цельного стекла 1,4 1,6 Светильники СХ, ВЗ-1 без отражателя 2,0 2,5 Кольцевые светильники 1,5 1,7 Светильники СХ, ВЗ-1 с отражателем 1,5 2,0 Светильники для ламп ДРЛ, ГсР и ГкР 0,9 1,0 Светильники взрывозащитные 1,4 1,8 Светильники с люминисцентными От 1,3 до 1,5 лампами типа ОД, ОДР, ОДОР, ПВЛ-1 Таблица 2.8 Варианты расчета искусственной освещенности в производственном помещении Параметр Последняя цифра номера студенческого билета ы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 А, м 20 18 18 12 14 16 20 12 15 В, м 10 12 14 8 9 9 14 8 8 Нр, м 3,5 2,7 3,5 3,0 2,8 3,5 3,0 2,7 3,5 K 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 ЛБ- ЛД- ЛД- ЛДЦ ЛД- ЛБ- ЛД- ЛДЦ ЛДЛампы 40 40 80 -80 40 40 80 -80 40 Z 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 70 50 30 70 50 30 70 50 30 nт, % 50 30 10 50 30 10 50 30 10 ст, % Для всех вариантов светильников – АОД; n = 2. 0 18 12 3,0 1,5 ЛБ40 0,9 70 50 Производственные помещения (вариант – предпоследняя цифра номера студенческого билета) Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Наименование производственного помещения Аппаратный цех оконечной аппаратуры Цех факсимильной связи Цех телеграфных каналов Зал коммутаторной РТС Бюро ремонта Перфораторная Зал стативов Переговорный пункт ЛАЦ Станция радиоузлов Таблица 2.9 Варианты к расчету искусственной освещенности в производственном помещении (для ламп накаливания) Последняя цифра номера студенческого билета Параметры 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 А, м 20 18 20 19 15 12 14 15 16 20 В, м 11 12 10 12 9 8 10 10 12 12 Нр, м 3,0 3,5 4,0 3,0 3,5 3,0 3,0 3,5 4,0 3,0 K 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 Мощность 100 150 200 300 100 150 200 300 100 150 ламп, Вт Z 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0.8 0,8 0,8 70 50 30 70 50 30 70 50 30 70 nт, % 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 ст, % Тип светильника – Люцетта; n = 1; напряжение питания ламп – 220 В. Лампы накаливания чаще применяются в помещениях, где выполняются работы малой точности. Производственные помещения (вариант – предпоследняя цифра номера студенческого билета) Вариант Наименование производственного помещения 1 Аккумуляторные, дизельные 2 Генераторные (выпрямительные) автомат. 3 Аппаратная автоматизированная 4 Станция радиоузлов 5 Перфораторная 6 Пункт переговорный 7 Зал переводчиков 8 Аппаратные, ЛАЦ, УАТС 9 Зал стативов 0 Автоматный зал АТС, МТ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Основные светотехнические величины и единицы их измерения. 2. Как по функциональному назначению классифицируется искусственное освещение? 3. Какие виды и системы искусственного освещения Вам известны? 4. По каким параметрам выбирается минимальная освещенность? 5. Что характеризует “спектральная видности”? 6. Что характеризует коэффициент запаса? 7. Какие источники света Вы знаете? 8. Охарактеризуйте достоинства и недостатки: а) ламп накаливания; б) газоразрядных ламп. 9. По каким параметрам нормируется искусственное освещение? Литература: [1; 2; 7; 10; 12]. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩНИЯ ПРИ ИЗБЫТКАХ ТЕПЛА В производственных помещениях связи могут иметь место значительные теплоизбытки, удаление которых должна обеспечить система вентиляции. Для ее выбора необходимо провести предварительные расчеты по известным параметрам: линейные размеры помещения, мощность используемого оборудования, количество людей в помещении и т.д. (исходные данные представлены в вариантах работ). По известным параметрам в задаче требуется определить: 1. Количество избыточного тепла, выделяемого в объем производственного помещения. 2. Часовое количество воздуха, необходимого для удаления избыточного тепла. 3. Кратность воздухообмена в производственном помещении. По результатам расчетов сделать выводы и ответить на контрольные вопросы. Общее количество избыточного тепла, выделяемого производственного помещения, определяется из соотношения: в объем Qизб = Qоб + Qосв + Q + Qр – Qотд, здесь Qоб – тепло, выделяемое производственным оборудованием; определяется из формулы: Qоб = 860 Роб , ккал /ч, где 860 – тепловой эквивалент 1 кВт ч; Роб – мощность оборудования, кВт ч; - коэффициент перехода тепла от работающего оборудования в объем помещения, определяется из таблицы 3.1. Qосв – тепло, выделяемое осветительной установкой; определяется из формулы: Qосв = 860 Росв cos , ккал/ч, где 860 – тепловой эквивалент 1 кВт ч; Росв – мощность осветительной системы, кВт ч; - КПД перевода электрической энергии в тепловую (для ламп накаливания – 0.92, для люминесцентных ламп – 0,1-0,2, для вентиляторов – 0,4); - КПД одновременности работы осветительной системы; cos = 0,7-,08; Q - тепло, выделяемое работающим персоналом; определяется из формулы: Q = K (q - qисп), ккал/ч, где K - количество работающих; (q - qисп) – тепло, выделяемое людьми в рабочее помещение (определяется из рис. 3.1). Здесь q – тепловыделение одного человека, ккал/ч; qисп – тепло, затраченное на испарение, ккал/ч; Qр – тепло, вносимое в помещение солнечной радиацией; определяется из формулы: Qр = m F q 0, ккал/ч, где m – количество окон в помещении; F – площадь одного окна, м2, q 0 – количество тепла, вносимого за час через остекленную поверхность площадью 1 м2, определяется из таблицы 3.2 в соответствии со стороной света и широтой. Если нет дополнительных условий, то в помещениях с большим количеством теплоизбытков можно считать, что теплоотдача естественным путем приблизительно равна количесттву тепла, вносимого в помещение солнечной радиацией, т.е. Qр = Qотд. Для теплого периода года, принять Qотд = 0. q q исп Рис. 3.1. Зависимость выделяемого человеком тепла от категории выполняемых работ и температуры 1. При наличии избытков тепла часовое количество воздуха, необходимое для их удаления, определяется из соотношения: L = Qизб / (c ), м3/ч, здесь Qизб – избыточное тепло, ккал/ч; с – удельная теплоемкость воздуха, с = 0,24 ккал / (кг К); = Твых - Твх; Твых – температура воздуха, выходящего из помещения; Твх – температура воздуха, поступающего в помещение; - плотность воздуха, = 1,2 кг/ м3. Величина при расчетах выбирается в зависимости от теплонапряженности воздуха – QН = Qизб / V, V – объем помещения. Если теплонапряженность воздуха QН 20 ккал/(м3 ч), принимают = 6 К; при QН 20 ккал/( м3 ч) - = 8 К. 2. При теплоизбытках система вентиляции должна обеспечить необходимую кратность воздухообмена: n = L / V, 1/ч здесь L – часовое количество воздуха, необходимое для удаление избыточного тепла - Qизб, м3/ч; V – объем помещения, м3 Таблица 3.1 Нормы потерь потребляемой мощности на тепловыделения оборудования телефонных станций () Коэффициент перехода тепла в Наименование оборудования помещение Коммутационного автоматного зала 0,95 Стативного зала 0,90 УВСМ 0,95 Линейно-аппаратного цеха 0,95 Контрольно-измерительной 0,95 аппаратуры Нормы потерь потребляемой мощности на тепловыделения по цехам телеграфной станции Коэффициент перехода тепла в Цех (участок) помещение Коммутации каналов 0,75 Телеграфных каналов 0,95 Факсимильной связи 0,95 Аппаратной 0,75 Регулировочные, ремонтные участки 0,75 Таблица 3.2 Солнечная радиация через остекленную поверхность q 0, ккал /(ч м2) Сторона света и широта, град Характеристи Север, ка Юго-восток Восток и североостекленной Юг и юго-запад запад восток, поверхности северо-запад 70 70 60 80 85 65 80 85 65 80 85 65 180 180 145 180 180 145 160 160 125 160 160 125 180 170 145 160 170 125 140 140 110 110 110 85 180 170 145 160 160 125 160 130 125 140 130 Окна с двойным остеклением с деревянными переплетами Окна с двойным остеклением с металлическим и переплетами Фонарь с двойным вертикальным остеклением и металлическим и переплетами 110 35 45 55 65 35 45 55 65 35 45 55 65 35 45 55 65 Таблица 3.3 Варианты к расчету параметров воздушной среды производственного помещения при избытках тепла Ном ер вари анта 1 2 Роб , кВт Рос в, кВт 5 3 0,7 0,8 2 1 0,92 0,7 8 0,1 1 7 Кате гор. рабо т 3 2 3 5 0,9 3 0,9 1 10 4 5 6 7 8 9 0 8 2 4 9 6 8 7 0,9 0,9 0,9 0,8 0,9 0,9 0,9 3 1 2,8 2,4 3 2 1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 1 0,5 0,6 0,8 0,5 0,6 0,8 12 3 5 4 10 7 6 К F, м2 m 4 3,5 5 4 3 5 4 3 1 2 2 1 2 2 6 4 4 5 4 5 4 4 3 3 4 4 4 4 Сторона света и V, м3 широта Юг, 55 Север, 65 Северовосток, 65 Юг, 65 Восток, 65 Запад, 65 Север, 55 Юг, 55 Юг, 35 Запад, 55 Qотд = 0 t = 25 0С (рис. 3.1). Солнечная радиация через стеклянную поверхность окна с двойным остеклением и деревянными переплетами. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Влияние микроклиматических условий на организм человека. 2. Нормирование параметров микроклиматических условий. 3. Какие факторы производственной среды Вам известны? Охарактеризуйте их. 4. Какие системы производственной вентиляции Вам известны? 5. Что означает кратность воздухообмена и как она определяется? Литература: [I; 2; 6; 7; 12]. 280 340 360 440 180 250 300 320 340 400 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 РАСЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ ШУМА В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ В машинном зале одновременно работают три вентиляционные установки. Уровень звукового давления каждой из них: L1, L2, L3 дБ, соответственно. Как изменится результирующее воздействие их на приемник, если установки расположить на различных расстояниях от него – R1, R2, R3 м, и если между приемником и установками имеются стены преграды – N1, N2, N3, соответственно? По исходным данным, отраженным в таблицах 4.1, 4.2, 4.3 и 4.4, необходимо определить: а) суммарную интенсивность шума от трех источников на рабочем месте; б) интенсивность шума, если стены и потолок покрыты звукопоглощающим материалом. Сделать выводы по результатам полученных расчетов. Расчет изменения уровня интенсивности шума с изменением расстояния R от источника шума производится по формуле: LR = L – 20 lg R - 8, дБ, где LR и L - уровни интенсивности шума источника на расстоянии R метров и одного метра, соответственно (L = L1, L2, L3). Если между источником шума и рабочим местом есть стена-преграда, то уровень интенсивности шума снижается на N = 14,5 lg G + 15, дБ 2 где G - масса 1 м стены-преграды, кг. Уровень интенсивности шума на рабочем месте с учетом влияния стены-преграды определяется как LR = LR – N, дБ. Суммарная интенсивность шума двух источников с уровнями и LA и LB определяется как L L A L , дБ, где LA - наибольший из двух суммируемых уровней, дБ; L - поправка, зависящая от разности уровней, дБ, определяется по табл. 9.1. При определении суммарной мощности нескольких источников суммирование следует проводить последовательно, начиная с наиболее интенсивных. Следует учесть, что L определяется для трех источников шума, и каждый источник рассматривается с соответствующей стеной-преградой. Параметры (тип материала, толщину и массу 1 м2) стены-преграды взять из табл. 4.4. При определении интенсивности шума после покрытия стен и потолков шумопоглощающим материалом допускается пренебречь действием прямых звуковых лучей, при этом следует считать, что стеныпреграды находятся внутри помещения и на звукопоглощение влияния не оказывают. Суммарное звукопоглощение стен, пола и потолка определяется как: М = Snm + Sc + Snm , ед. погл., где Snm, Sc - соответственно площади потолка и стен помещения, м2; , , - соответственно коэффициенты поглощения материалов, которыми покрыты потолок, стены и пол. Здесь необходимо учитывать равенство площадей потолка и пола. При этом снижение интенсивности шума составит: К = 10 lg (М2 / М1), дБ, где М2 и М1- звукопоглощение помещения без покрытия стен и потолка специальными звукопоглощающими материалами (М1), и после покрытия такими материалами (М2), ед. погл. Значение М1 вычисляется с использованием коэффициентов 1 и 1, а М2 - с использованием 2, 2. При этом пол паркетный, в расчетах принять = 0,061. Уровень интенсивности шума на рабочем месте с учетом покрытия стен и потолка звукопоглощающими материалами составит: L L K , дБ. Таблица 4.1 Разность интенс. уровней источн. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 LA- LB, дБ Поправка L, дБ 3,0 2,5 2,0 1,8 1,5 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 0,4 0,2 0 Исходные данные R, м Источн L, дБ ик шума № стены1 преграды R, м Источн L, дБ ик шума № стены2 преграды R, м Источн L, дБ ик шума № стены3 преграды Таблица 4.2 Последняя цифра номера студенческого билета 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2,5 2,0 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 80 90 95 100 100 110 100 90 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 110 7,5 100 8 90 8,5 80 9, 80 9,5 80 8,5 90 8,5 90 8 100 7,5 110 11 12 13 14 15 15 14 13 12 11 7 95 6,5 90 6 95 5,5 100 5 105 4,5 110 4 105 3,5 100 3 95 2,5 90 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Таблица 4.3 Snm, м Sc, м2 1 102 2 102 1 103 2 102 2 Предпоследняя цифра номера студенческого билета 1 2 3 4 5 6 7 8 100 150 200 250 300 350 400 450 160 180 200 220 250 260 280 300 20 25 30 35 40 45 40 35 95 90 85 80 75 70 75 80 34 33 32 31 30 31 32 33 75 80 85 90 95 90 85 80 9 500 320 30 85 34 75 0 550 340 25 90 35 70 Таблица 4.4 Материал и конструкция Толщина конструкции, м 0,12 0,25 0,38 0,52 0,02 0,04 0,025 0,05 0,1 0,2 0,14 0,28 1. Стена кирпичная 2. Стена кирпичная 3. Стена кирпичная 4. Стена кирпичная 5. Картон в несколько слоев 6. Картон в несколько слоев 7. Войлок 8. Войлок 9. Железобетон 10.Железобетон 11.Стена из шлакобетона 12.Стена из шлакобетона 13.Перегородка толщиной 0,02 м, выполненная из досок и 0,06 отштукатуренная с двух сторон 14.Перегородка из стоек толщиной 0,1 м, 0,18 отштукатуренная с двух сторон 15.Гипсовая перегородка 0,11 Масса 1 м2 преграды, кг 250 470 690 934 12 24 8 16 240 480 150 300 70 95 117 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что такое шум? 2. Физические параметры, характеризующие шум. 3. Объясните механизм действия шума на организм человека, назовите допустимые уровни шума по нормам. 4. Что такое интенсивность шума, уровень интенсивности, единицы измерения? 5. Что такое порог слышимости, болевой порог? 6. Какие инженерные решения применяются по снижению уровня шума? Литература: [I; 2; 6; 7; 12]. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В УСЛОВИЯХ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ Энергия электромагнитных полей широко используется в промышленности и сельском хозяйстве. При этом уровни интенсивностей излучений с каждым годом возрастают по сравнению с радиофоном нашей планеты. Электромагнитное поле радиочастот стало новым фактором окружающей среды. Литературные данные свидетельствуют о том, что электромагнитное поле является мощным физическим раздражителем, который может вызвать функциональные и органические нарушения всех систем организма. В связи с этим необходимо вести постоянный контроль за уровнем интенсивности полей от источников излучения, а также владеть методами расчета напряженности электромагнитного поля. Это имеет большое значение при выборе оптимальных гигиенических условий для размещения радиостанций вблизи населенных мест, организации санитарно-защитных зон для охраны населения от вредного воздействия полей. Для проведения расчетов необходимо учитывать мощность передатчиков, количество их, коэффициенты усиления антенн, рабочие длины волн, диаграммы направленности антенн в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также характер почвы и рельеф. Основным элементом противорадиационной защиты следует считать нормативы "Санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.2.4/2.1.8.055-96”. Правильно обоснованные, они позволяют не только сохранить здоровье, но и обеспечить достаточно надежный уровень работоспособности, избежать ненужных психологических травм. Таблица 5.1 Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия электрической составляющей ЭМИ РЧ на человека Диапазон частоты 30-300 кГц 0,3-3 МГц 3-30 МГц 30-300 МГц 300 МГц – 300 ГГц Размерность ПДУ В/м В/м В/м В/м мкВт / см2 25 15 10 3 10 Полученные при расчетах результаты необходимо сравнить с ПДУ и на основе сравнений сделать выводы и построить графики. Диапазоны радиоволн представлены в табл. 5.2. Таблица 5.2 Диапазоны радиоволн Наименование диапазона Длинные волны (ДВ) Средние волны (СВ) Короткие волны (КВ) Ультракороткие волны (УКВ) Сверхвысокочастотные волны (СВЧ) Частотные границы 30-300 кГц 0,3-3 МГц 3-30 МГц 30-300 МГц Длина волн 10000-1000 м 1000-100 м 100-10 м 10-1 м 300 МГц – 300 ГГц 1м – 1мм Расчет напряженности поля ВЧ - диапазона К ВЧ-диапазону относятся длинные, средние и короткие волны (см. табл. 5.2). В этом диапазоне расчетная напряженность поля может быть определена только в волновой зоне (зоне излучения), т.е. когда 2 L2 d >> здесь d - расстояние от антенны до точки измерения; L - максимальные размеры антенны. Расчет напряженности поля в зоне излучения, как правило, производится для электрической составляющей ЭМП - Е, по формуле Шулейкина - Ван-дер-Поля: Е = 7,750 (Р Ga)1/2 F/d, (I) здесь Е - напряженность электрической составляющей ЭМП, В/м; Р - мощность передатчика, Вт; Ga - коэффициент усиления антенны; d - расстояние от антенны до точки измерения, м; F - множитель ослабления для определения потерь электромагнитной энергии в почве; зависит от параметров почвы, расстояния от точки измерения до антенны и длины волны. Он определяется из соотношения: F = 1,41 (2+0,3х) / (2+x+0,6x2), (2) здесь х - величина, называемая "численным значением". В диапазоне длинных и средних волн, когда выполняется условие: 60 >> (3) ее определяют по формуле: х = d / (600 2 ), а в диапазоне коротких волн: (4) x d / 2 60 , (5) здесь - длина волны, м; - относительная диэлектрическая проницаемость; - проводимость почвы, вдоль которой распространяется волна ( и - из табл. 5.3). Таблица 5.3 2 Основные параметры почвы трасс Вид поверхности Влажная почва, ровная поверхность 5-15 Влажная почва с низкой 4 растительностью Сухая почва, песок 2-10 Почва, покрытая лесом 4 Крупные города 3-5 , См/м 0,003 0,01 0,001 0,001 0,00075 Приведенный выше метод определения напряженности поля приемлем при круговой диаграмме излучения и для направления максимального излучения главного лепестка диаграммы. ПДУ - табл. 5.1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО РАСЧЕТУ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ ВЧДИАПАЗОНА Рассчитать напряженность поля, создаваемого длинноволновой радиостанцией мощностью Р = 250 кВт, = 1135 м, на расстоянии d = 1000 м, Gа = 1,04. Почва сухая, песок - = 0,001 См/м. В соответствии с (4) определяем х: х = d / (600 11352 0,001) 0,004 По формуле (2) рассчитываем множитель ослабления: I. F = 1,41 (2+0,3 0,004) / (2+0,004+0,6 0,0042) = 1,41 Окончательный расчет проводим по формуле (I): Е = 7,750 (Р Ga)1/2 F/d 5,6 В/м. Сравнивая полученный результат со стандартом Е = 20 В/м, приходим к выводу: мы не подвергаемся негативным воздействиям поля от длинноволновой радиостанции мощностью Р = 250 кВт, находясь на расстоянии d = 1000 м от нее. 1. Рассчитать напряженность поля, создаваемого КВ радиостанцией Р = 100 кВт, = 50 м, на расстоянии d = 500 м, почва влажная и ровная – = 10, = 0,003 См/м; Ga = 240. По формуле (5) определим х: х = 3,14 500 / (50 (100 + (60 50 0,003)2)1/2) 2,33. Определим множитель ослабления F: F = 1,41 (2 + 0,3 2,33)/(2 + 2,33 + 0,6 (2,33)2) 0,5 Рассчитываем напряженность поля Е по формуле (1): Е(500) = 30 В/м. Сравнивая полученное значение со стандартным, приходим к выводу, что вблизи КВ радиостанции на расстоянии d = 500 м находиться нельзя, поскольку расчетные данные указывают на значительное превышение ПДУ (таблица 5.1). Таблица 5.4 Варианты к решению задач по расчету напряженности поля ВЧ-диапазона Вариант (последняя цифра Р, кВт Ga номера студенческого билета) 1 1650 300 1,1 7 0.003 2 40 150 240 10 0,001 3 1200 250 1,04 4 0,01 4 80 100 200 3 0,001 5 1750 350 1,1 4 0,00075 6 20 100 180 5 0,001 7 1050 250 1,05 7 0,003 8 70 100 205 4 0,001 9 1900 350 1,2 5 0,01 0 50 120 200 4 0,001 Таблица 5.4 (продолжение) Расстояние d, м d1 d2 d3 d4 d5 Предпоследняя цифра номера студенческого билета 0 1 2 3 4 5 6 7 8 400 500 300 600 520 660 400 450 550 700 800 600 900 800 960 750 800 950 1100 1200 1150 1300 1350 1100 1250 1300 1400 1500 1600 1700 1700 1600 1500 1600 1700 1800 2000 2100 2000 2000 2000 2300 2400 2500 2000 9 650 900 1500 1600 2100 По представленным исходным данным провести расчет, сравнить со стандартами, построить графики зависимости Е = (dn). Сделать выводы. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Волны какой длины относятся к ВЧ-диапазону? 2. По каким параметрам определяется степень воздействия ЭМП на биоло гические объекты? 3. Объясните понятие "электромагнитное загрязнение окружающей среды". 1. Какие нарушения в состоянии здоровья возможны при воздействии ЭМП ВЧ-диапазона? Литература: [8, 9; 12]. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 РАСЧЕТ ППМ СВЧ-ДИАПАЗОНА Расчет ППМ в направлении максимального излучения (по оси горизонтальной диаграммы направленности) производится по формуле: ППМ = ППМо • F • к1 к2, мкВт/см2, (I) здесь ППМо - плотность потока мощности без учета отражения и поглощения; F - множитель ослабления, учитывающий отражение волн от поверхности земли; к1 - коэффициент, учитывающий импульсный характер излучения (коэффициент заполнения); к2 - коэффициент, учитывающий диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости, угол излучения и высоту установки антенны. Значение ППМо определяется по формуле: ППМо=100 Р S с / (d2 2), мкВт/см2. (2) Здесь Р - мощность передатчика, Вт, с - коэффициент использования антенны, который в большинстве случаев имеет значения : 0,6-0,8; S – апертура антенны, м2; d – расстояние до точки, в которой определяется ППМ, м; - длина волны, м. Значение множителя ослабления при ровной поверхности трассы и при расстоянии d<<5,1 h1 h2/ условно составляет F=1,6, где h1- высота антенны; h2 – высота точки, в которой определяется ППМ, м. При d 6,0 h1 h2/ - множитель ослабления F = 1. На расстояниях в диапазоне 6,0 h1 h2/>d>5,1 h1 h2/ - значения множителя ослабления различны – таблица 6.1 Таблица 6.1 Значение множителя ослабления F для различных расстояний d n = d / (h1 h2) n F n F n F n F n F 5,1 1,6 5,3 1,4 5,5 1,3 5,7 1,2 5,9 1,1 5,2 1,5 5,4 1,35 5,6 1,2 5,8 1,1 6,0 1,0 Коэффициент к1 определяется из соотношения: к1 = / Т = , (3) - длительность импульса; Т – период повторения импульсов; - частота повторения импульсов. Значения коэффициента к2 находят по диаграмме направленности антенны в вертикальной плоскости (рис. 13.1). Угол определяют из выражения: где = 1 , (4) где tg1 = (h1- h2) /d, (5) при этом - угол, при котором излучается энергия, знак «+», если излучение в верхнюю полусферу, «- » - излучение в нижнюю полусферу. А в случае излучения вдоль горизонтальной плоскости = 0; = 1 Рис.6.1 Часть диаграммы направленности в вертикальной плоскости антенны радиолокатора, в масштабе удобном для расчета. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ППМ СВЧ-ДИАПАЗОНА Радиолокатор кругового обзора имеет две антенны, на нижнюю подается мощность РH = 3,5 МВт, на верхнюю антенну – РН = 1,8 МВт. Рабочая частота 0 = 3 ГГц, длина волны = 10 см. Частота повторения импульсов = 375 имп /с, длительность импульсов = 1,5 мкс. Частота вращения радиолокатора во время обзора – 3 об/мин. Площадь каждой антенны S = 9,7 3 м2, высота подвеса антенны h1 = 10 м, коэффициент использования антенны с = 0,8, угол излучения нижней антенны = 1 град, верхней антенны = 11,5 град. Необходимо определить ППМ на высоте h2 = 1,5 м, при расстояниях: d1 = 1000 м, d2 = 500 м, d3 = 800 м, d4 = 1000 м, d5 = 5000 м. Энергия, излучаемая верхней антенной, не представляет биологической опасности. Поэтому расчет проведем для нижней антенны. Используя формулу (2), находим ППМ0: d1 = 1000 м, ППМ0 = 100 3500000 29,1 0,8/(1000 0,01) = 81480000 мкВт/см2; d2 = 500 м, ППМ0 = 3260000мкВт/см2; d3 = 800 м, ППМ0 = 1270000мкВт/см2; d4 = 1000 м, ППМ0 = 814800мкВт/см2; d5 = 5000 м, ППМ0 = 32600мкВт/см2; Находим множитель ослабления F: при d1=100 м, F=1,6; d2=500 м, F=1,6. Далее используем таблицу 13.1, находим: d3 = 800 м, F = 1,4; d4 = 1000 м, F = 1,0; d5 = 5000 м, F = 1,0. Коэффициент к1 определяем из соотношения: к1 = = 56,25 10-5. Коэффициент к2 находим по диаграмме направленности антенны - рис. 13.1, предварительно определив tg1 = (h1 - h2) /d, откуда 1 = аrctg (h1- h2) /d, тогда = 1- , таким образом, для d1=100 м имеем 1 = 4 град.50 мин., = 1 град., = 3 град.50 мин. - находим из рис. 13.1 - к2 = 0,00007; при d2=500 м, к2=0,032; dЗ=800м, к2=0,035; d4=1000м, к2=0,035; d5=5000м, к2=0,035. Находим ППМ по формуле (I): При d1:ППМ=ППМо Р к1 к2=814800001 0,6 0,00056 0,00007=5,1 2 мкВт/см ; d2: ППМ = 94 мкВт/см2; dЗ: ППМ = 36 мкВт/см2; d4: ППМ = 16 мкВт/см2; d5: ППМ = 0,64 мкВт/см2. Сравниваем результаты со стандартом, строим график и делаем выводы. Таблица 6.2 Варианты к расчету ППМ СВЧ-диапазона , Последняя цифра номера РН, 0, , имп/ студенческого билета МВт МГц мкс с 1 3,5 3000 375 1,5 2 4,0 3000 300 1,5 3 3,5 2700 325 1,0 4 3,0 3000 350 1,4 5 3,2 2500 325 1,5 6 3,0 2700 300 1,3 7 2,8 3000 310 1,6 8 3,1 2800 310 1,7 9 2,9 3000 320 1,5 0 3,0 3000 300 1,3 С = 0,8 Расстоян ие от основани я антенны до точки измерени я d, м d1 d2 d3 d4 d5 S, м2 h1, м h2, м , град 27 28 30 25 27 30 27 28 27 29 10 11 12 10 11 10 10 10 10 10 1 2,5 3 1 2,0 1,5 1,8 1 1 1,5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Предпоследняя цифра номера студенческого билета 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 100 500 850 1000 5000 200 700 900 1200 6000 150 650 800 1100 6500 200 600 900 1000 7000 100 500 800 1000 6000 150 650 900 1200 5000 200 700 950 1100 6000 100 500 900 1100 7000 100 600 800 1200 6000 100 500 800 1000 5000 По представленным исходным данным провести расчет, сравнить полученные результаты со стандартами, построить графики зависимости – ППМ = (d n). ПДУ – таблица 11.1. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Охарактеризуйте особенность СВЧ-диапазона ЭМП при воздействии на биологические объекты. 2. Что означает ППЭ или ППМ, почему СВЧ-диапазон характеризуется этими параметрами? 3. Методы защиты от СВЧ-излучения. Литература: [5; 9; 12]. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 РАСЧЕТ ЗАЩИТНЫХ ПЕРЕДАТЧИКОМ ПАРАМЕТРОВ ПРИ РАБОТЕ С СВЧ- В СВЧ-передатчике имеется выходной контур, содержащий катушку с переменной индуктивностью. Радиус катушки равен r , число витков - W, сила тока в катушке и его частота равны I и соответственно. В течение рабочего дня суммарное время регулировок с помощью ручки управления не превышает Т часов. Определить минимальную толщину экрана и длину трубки, при помощи которой выводят ручку управления из экранирующей камеры (диаметр ручки управления - D) , обеспечивающих допустимую мощность облучения. При этом R - расстояние от катушки до рабочего места. Схема для расчета приведена на рис. 7.1, требуемые данные по вариантам - в табл. 7.1, 7.2. По результатам расчетов сделать выводы. При решении задачи можно воспользоваться нижеприведенной методикой. Напряженность магнитной составляющей поля катушки Н на расстоянии R от нее (без экрана) может быть рассчитана: W I r2 m , (А/м) 4 R3 где m - коэффициент, определяемый соотношением R/ r (при R/r > 10, m = I). Если R удовлетворяет условиям: r2 R>> , R>> , 2 где - длина волны, м, то имеет место волновая зона, оценку эффективности поля в которой производят по плотности потока энергии (ППЭ) излучения: H= = 377 Н2 / 2, Вт/м2. Допустимая величина ППЭ определяется по формуле: ДОП N , T где N = 2 Вт ч / м2; Т - время облучения, ч. Требуемое ослабление электромагнитного поля L можно определить по формуле . L ДОП Зная характеристики металла (см. таблицу 7.2), можно рассчитать толщину экрана , обеспечивающую заданное ослабление электромагнитного поля L: где ln L , 2 a / 2 =2f - угловая частота, рад /с; а – абсолютная магнитная проницаемость, Гн / м; а = 0 , 0 – магнитная постоянная, 0 = 4 10-7 Гн/м; - относительная магнитная проницаемость среды. - электрическая проводимость, См / м; Ручки управления выводят через стенки экранирующей камеры при помощи трубок, впаянных в стенки и представляющих собой волноводные (при электрическом стержне) или коаксиальные (при металлическом стержне) линии. На рис. 7.2 показан вывод ручки управления, насаженной на диэлектрический стержень 1, который находится внутри металлической трубки 2. Такая конструкция может рассматриваться как волноводная линия. Ослабление энергии в трубке-волноводе на 1 м длины определяется по формуле: 32 , дБ/м, D где D - диаметр, м; - относительная диэлектрическая постоянная стержня (таблица 7.2). Материал экрана: сталь - = 200; медь - = 1; Материал стержня: гетинакс - = 7; текстолит = 8; эбонит = 3,0; стеклотекстолит - = 7,5. Требуемую длину трубки можно определить по формуле: l 10 lg L , м. Варианты к задаче № 14 Таблица 7.1 W I, A , Гц Т, ч D, м R, м r, м Последняя цифра номера студенческого билета 1 2 3 4 12 6 15 19 350 250 100 60 8 8 8 3 10 4 10 3 10 4 108 4 2 0,2 4 -2 -2 -2 1 10 2 10 3 10 4 10-2 2 3 2 3 -1 -1 -1 10 2,5 10 10 2 10-1 W I, A , Гц Т, ч D, м R, м r, м Таблица 7.1( продолжение) Последняя цифра номера студенческого билета 6 7 8 9 0 12 6 15 9 3 80 200 300 400 150 8 8 8 8 4 10 3 10 4 10 4 10 3 108 0,2 4 2 0,2 4 -2 -2 -2 -2 4 10 3 10 2 10 1 10 6 10-2 2 3 2 3 2 -1 -1 -1 -1 10 2,5 10 10 2 10 1,5 10-1 5 3 40 3 108 6 5 10-2 2 1,5 10-1 Таблица 7.2 , См м Предпоследняя цифра номера студенческого билета 1 2 3 4 200 1 200 1 7 7 7 1 10 5,7 10 1 10 5,7 107 7 8 3,0 7,5 5 200 1 107 7,5 , См м Предпоследняя цифра номера студенческого билета 6 7 8 9 1 200 1 200 7 7 7 5,7 10 1 10 5,7 10 1 107 3,0 8 7 7,5 0 1 5,7 107 7,5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. По каким параметрам оценивается степень облучения персонала, обслуживающего СВЧ-генераторы? 2. Каков ПДУ облучения при работе в СВЧ-диапазоне? 3. Технические и индивидуальные средства защиты от электромагнитных излучений. Литература: [8; 9; 12]. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ Рассчитать сопротивление устройства защитного заземления, осуществляемого с помощью вертикальных электродов (заземлителей), изготовленных из уголковой стали. Длина вертикальных электродов - L, ширина полки уголка - b. Заземлители прикопаны в земле на глубину – t0. Между собой они соединяются с помощью полосовой стали. Заземляемое устройство расположено в средней полосе РФ с удельным сопротивлением фунта - . Геометрические размеры заземлителей и расстояния между одиночными вертикальными заземлителями представлены в соответствующих вариантах. Все величины приведены в единицах системы СИ. В данной работе необходимо определить: 1. Сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода в системе защитного заземления. 2. Количество вертикальных электродов в системе защитного заземления. 3. Длину горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные электроды между собой. 4. Сопротивление растеканию тока горизонтальной полосы. 5. Сопротивление растеканию тока для всей системы защитного заземления. 6. Полученный результат сравнить со значением, установленным ГОСТ 2.1.030-81-R. 7. По результатам проведенных расчетов сделать выводы. Максимально допустимые значения сопротивления R защитных заземляющих устройств приведены в соответствующих вариантах . 1. Сопротивление растеканию тока одиночного электрода в системе защитного заземления, с учетом вышеприведенных условий, определяется по формуле: 2 L 1 4 t L R3 ln ln 2 L d 2 4 t L где: - удельное сопротивление грунта, Ом * м; L - длина вертикального заземлителя, м; d = 0,95b - для уголка с шириной полки b, м ; t - расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, t = t0 + L /2, м; 2. Количество вертикальных заземлителей определяется по формуле: nВ R3 В R где: В - коэффициент использования вертикальных заземлителей, определяется из таблицы 15.1, по предварительно найденному отношению: а / L; а - расстояния между заземлителями, L - длина заэемлителя. Коэффициент использования заземлителей зависит от количества заземлителей. Для предварительного расчета рекомендуется В = 0.85, при этом - n В округляется в меньшую сторону. 3. Длина соединительной полосы, выполненной из полосовой стали, определяется из соотношения: а) для вертикальных электродов расположенных в ряд LП = (nВ – 1) a б) для вертикальных электродов расположенных по контуру LП = nВ a 3. Соединительная полоса имеет свое сопротивление растеканию тока, которое определяется по формуле: RП L2П ln 2 L П 0,5 b П t 0 где: bП - ширина полосы, t 0 - глубина ее погружения в грунт. 4. Общее сопротивление заземляющего устройства определятся по формуле: R0 R3 RП R 3 П R П В n В где: В - коэффициент использования вертикального электрода, определяется с использованием линейной интерполяции в соответствии с таблицей 8.1. Коэффициент использования горизонтальной полосы П, так же определяется с использованием линейной интерполяции в соответствии с таблицей 8.1. 5. Полученный результат - R0 необходимо сравнить с R. Если он не больше значения, определенного ГОСТом, то расчет проведен правильно. Если расчетная величина R0 превосходит R, то необходимо повторить расчет, увеличив количество вертикальных электродов и соответственно изменив значения коэффициентов использования. Расчет следует повторять до тех пор, пока не будет выполняться неравенство R0 R. Таким образом, следует добиться оптимального соотношения между количеством вертикальных электродов и коэффициентами использования, при которых сопротивление растеканию тока всей системы защитного определенного ГОСТом. заземления не превосходило бы значения, Таблица 8.1 Значение коэффициента использования Заземлители Отношение расстояния Заземлители расположены в расположены по между вертикальными ряд контору электродами к их длине а/L nВ nВ В П В П 2 0,85 0,85 4 0,73 0,77 4 0,69 0,45 1 6 0,69 0,72 6 0,61 0,4 10 0,59 0,62 10 0,56 0,34 20 0,48 0,42 20 0,47 0,27 2 0,91 0,94 4 0,83 0,89 4 0,78 0,55 2 6 0,77 0,84 6 0,73 0,48 10 0,74 0,75 10 0,68 0,4 20 0,67 0,56 20 0,63 0,32 2 0,94 0,96 4 0,89 0,92 4 0,85 0,7 3 6 0,85 0,88 6 0,8 0,64 10 0,81 0,82 10 0,76 0,56 20 0,76 0,68 20 0,71 0,45 Таблица 8.2 Варианты к расчету системы защитного заземления Последняя цифра номера студенческого билета Парамет 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 р конт конт конт конт конт ряд ряд ряд ряд Ряд ур ур ур ур ур L, м 3,5 3 2,5 2 3,5 3 2,5 2 3 3,5 b, м 0,04 0,06 0,05 0,05 0,04 0,06 0,07 0,05 0,04 0,06 a, м 7 6 7,5 6 3,5 3 5 6 3 3,5 bП,м 0,05 0,04 0,06 0,07 0,07 0,06 0,05 0,04 0,06 0,05 Если в конкретном варианте указано слово "контур", то предполагается, что вертикальные электроды расположены по контуру. В противном случае они расположены в ряд. Таблица 8.3 Параме тр , Омм R, Ом t0, м Предпоследняя цифра номера студенческого билета 0 100 10 0,75 1 75 4 1 2 250 10 0,8 3 95 4 1 4 220 10 0,75 5 80 4 1 6 150 10 0,8 7 200 4 0,9 8 250 10 1 9 120 4 0,75 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 .Область применения и принцип действия защитного заземления. 2.Устройство защитного заземления. З.Виды заземлений и периодичность проверки состояния заземляющих устройств. 4.Методы измерения сопротивления заземления. 5.Основное требование к системе защитного заземления. б.Эффект экранирования, коэффициент использования заземлителя. 7.Обоснуйте выражение ''пробой на корпус". 8.Что означает понятие "электротехническая земля"? Литература: [1; 7; 11: 13]. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (аварийный режим) В стационарных объектах телекоммуникаций, помещения которых не относятся к разряду опасных или особо опасных с точки зрения электробезопасности обслуживающего персонала, нейтральная точка вторичной обмотки силового трансформатора, на трансформаторных подстанциях (ТП) непосредственно подключена к контуру заземления, выполненному вокруг ТП, что соответствует понятию глухо заземленной нейтрали. Преднамеренное соединение металлических частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, с глухо заземленной нейтралью, называется занулением (или защитным занулением - ПУЭ). В стационарных объектах телекоммуникаций применяется зануление. Зануление в электоустановках (ЭУ) (с напряжением до 1 кВ) обеспечивает срабатывание автомата выключателей (предохранителей) при попадании фазного напряжения на токопроводящие корпуса устройств ЭУ и, тем самым, обеспечивает электробезопасность обслуживающего персонала. В этих ЭУ применяются системы заземлений TN-S; TN-C-S или TN-C. Основной системой заземления в ЭУ для телекоммуникационного и информационно-вычислительного оборудования (с позиций безопасности) является система TN-S . Эта же система рекомендована и для всех вновь строящихся, и реконструируемых - жилых зданий и учреждений. В этой связи, в данной задаче необходимо начертить схему трехфазной сети напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием. Исходные данные представлены в табл. 9.1, 9.2. По результатам расчетов сделать выводы. Требуется: I. Определить напряжение на корпусе оборудования при замыкании фазы на корпус: а) при занулении оборудования (подключении корпусов к нулевому проводу); б) с повторным заземлением нулевого провода. 1. Определить ток короткого замыкания и проверить, удовлетворяет ли он условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя: I к . з. 3 I Н , где IН – номинальный ток плавкой вставки (проверить для следующих значений тока: IН = (20, 30, 50, 100) А. 3. Определить потенциал корпусов при замыкании фазы на корпус и обрыве нулевого провода (до и после места обрыва). 4. Определить ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудования при замыкании фазы на корпус: а) без повторного заземления нулевого провода; б) с повторным заземлением нулевого провода. 5. Определить напряжение прикосновения на корпусе установки при замыкании одной из фаз на землю (дать схему). 6. Рассчитать заземляющее устройство, состоящее из n индивидуальных заземлителей, так, чтобы Rз не превышало 4 Ом. 6. Сформулировать выводы. При решении задачи можно использовать следующую методику. При занулении корпуса электрооборудования соединяются с нулевым проводом. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключается поврежденный участок сети. Зануление снижает потенциалы корпусов, появляющиеся в момент замыкания, на корпус или землю. При замыкании фазы на зануленный корпус ток короткого замыкания протекает по петле фаза-нуль. I. Величина IК.З. тока короткого замыкания определяется по формуле U I К.З. Ф , A, ZП где Zn – сопротивление петли фаза-нуль, учитывающее величину сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного провода, нулевого провода, Ом; Uф – фазное напряжение, В. 2. Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления UЗ = IК.З. ZH, В, где ZH – сопротивление нулевого провода, Ом. 3. Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого провода U З. П . UЗ R П , В, RП R0 где R0, RП – соответственно сопротивления заземления нейтрали и повторного заземления нулевого провода, причем R0 = 4 Ом. Повторное заземление нулевого провода снижает напряжение на корпусе в момент короткого замыкания, особенно при обрыве нулевого провода. 4.При обрыве нулевого провода и замыкании на корпус за местом обрыва напряжения корпусов относительно земли: без повторного заземления нулевого провода для: а) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва U1 = Uф, В; б) корпусов подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва U2 = 0; с повторным заземлением нулевого провода для: в) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва U 11 U ф RП , B. R 0 R П г) корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва U 12 U ф R0 , В. R0 RП 5.Ток через тело человека в указанных случаях будет определяться следующим образом: а) I1 в) I11 Uф Rh б) I 2 0 , А U11 , А Rh г) I 1 2 U12 , А, Rh где Rh – сопротивление тела человека (обычно принимают Rh = 1000 Ом). 6. Напряжение на корпусе зануленного оборудования при случайном замыкании фазы на землю (без повторного заземления нулевого провода) U ПР Uф R 0 , В, R З. М . R 0 где R0 – сопротивление заземления нейтрали, R0 = 4 Ом. RЗМ – сопротивление в месте замыкания на землю фазового провода. 7.Сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину t, определяется по формуле: R ОД 0,366 2l 1 4 t l lg lg , Ом, L d 2 4t l где - удельное сопротивление грунта, Ом-м (сопротивление образца грунта объемом 1м3); L - длина трубы, м; d - диаметр трубы, м; t - расстояние от поверхности земли до середины трубы, м. Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования В R ОД , n В R 0 где R0.. - требуемое сопротивление заземляющего устройства. Исходные данные к лабораторной работе № 9 Таблица 9.1 RП, Ом ZП, Ом ZН, Ом Rзм, Ом L, м d, м t, м В 1 4 0,8 0,5 100 4,0 0,03 2,0 0,65 Последняя цифра номера студенческого билета 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 4 10 20 4 10 20 1,4 1,6 2 2,4 3,2 3,6 4,5 5 0,9 0,9 1 1,2 1,8 2,1 2,8 3,0 150 100 75 50 50 100 100 200 6,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 0,05 0,07 0,03 0,05 0,07 0,03 0,05 0,07 2,5 2,0 2,5 2,0 2,5 2,0 2,5 2,0 0,67 0,69 0,71 0,73 0,75 0,77 0,79 0,81 Uф = 220 В для всех вариантов 0 4 6,3 4,0 100 3,0 0,03 2,5 0,83 Таблица 9.2 Вид грунта , Ом м Предпоследняя цифра номера студенческого билета 1,7 2,8 3,9 4,0 5 6 песок cухой суглинок глина чернозем Торф влажный песок 500 300 80 60 50 25 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Основные факторы, влияющие на поражение человека электрическим током. 2. Какие факторы влияют на сопротивление тела человека? 3. Виды поражения электрическим током. 4. Напряжение прикосновения. Шаговое напряжение. Охарактеризовать и пояснить технические средства защиты. 5. Зануление. Область применения и принцип действия. 6. Назначение отдельных элементов зануления. 7. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. Назначение и особенность эксплуатации в сетях. Литература: [I; 7; 11; 12]. Список литературы I. Баклашов Н.И, Китаева Н.Ж., Терехов В.Д. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды. - М.: Радио и связь, 1989. 2. Белов С.В. Охрана окружающей среды. - М. Высшая школа, 1991 3. Стадницкий Г.В., Радионов А.И. Экология. - М. Высшая школа, 1988. 4. Березина Л.Н., Березин Д.В. Охрана окружающей среды. - Тольятти, ТПИ, 1991. 5. Рабек Я. Экспериментальные методы в фотохимии и фотофизике. Т. I, 2. - М.: Мир, 1985. 6. Денисенко Г.Ф. Охрана труда. - М.: Высшая школа, 1985 7. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. Энергоиздат, 1984. 8. Думанский Ю.Д., Сердюк А.М., Лось И.П. Влияние электромагнитных полей радиочастот на человека. - Киев: Здоровье, 1975 9. Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. - М.: Радио и связь, 1991 10. Сибаров Ю.Г., Сколотнев Н.Н., Васин В.К. и др. Охрана труда в вычислительных центрах. - М.: Машиностроение, 1990. 11. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. - М.: Энергоиздат, 1984. 12. Долбилина Е.В., Костюк Е.В., Курбатов В.А. Методические указания для выполнения расчетной части раздела дипломных проектов "Экология и безопасность жизнедеятельности"/МТУСИ. - М., 1996. 13. Деминский В.А., Долбилина Е.В., Костюк Е.В., Курбатов В.А., Седов В.В. Сборник вопросов и задач по ЭиБЖ . Учебное пособие/ МТУСИ. - М., 1999. СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ .....………………………………. 15 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ .........……... ……………………. 22 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ ПРИ ИЗБЫТКАХ ТЕПЛА ....................................…………………………….. …………………… 31 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. РАСЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ ШУМА В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ ..............…….. …………………….42 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЕЛИЧИНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В УСЛОВИЯХ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ ............. …………………….50 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6. РАСЧЕТ ППМ СВЧ-ДИАПАЗОНА ..................……………………………… 57 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7. РАСЧЕТ ЗАЩИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ РАБОТЕ С СВЧ-ПЕРЕДАТЧИКОМ ....................…………………………………………61 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ ………... ……………..65 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (аварийный режим) ………………………68 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................……………………………….73