Процесс производства бетонных строительных конструкций методом трехмерной печати

В качестве защитной аппаратуры могут быть использованы:

- плавкие предохранители;

- магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой (тепловым реле);

- автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем; автоматы с комбинированными расцепителями (имеющими также тепловой элемент), осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки.

5.3 Назначение элементов зануления и требования к ним

5.3.1 Назначение нулевого защитного проводника

Защитный нулевой провод служит для создания цепи с малым сопротивлением, что и обеспечивает большой ток короткого замыканияпри пробое одной из фаз на корпус.

Сила этого тока должна быть достаточной для срабатывания защиты и отключения поврежденной установки, поэтому, согласно ПУЭ [38], проводимость нулевого провода должна быть не менее 50 % от фазного.

Величина тока короткого замыкания должна удовлетворять следующему условию:

(1.1)

где - номинальный ток плавкой вставки или ток срабатывания автомата;

- коэффициент запаса ( = 3 для плавкой вставки, = 1,25...1,4 -- для автоматических выключателей, причем для автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем при номинальном токе, равным и менее 100 А, = 1,4 и при > 100 А = 1,25).

5.3.2 Назначение заземления нулевой точки (нейтрали) трансформатора

Заземление служит для защиты в случае пробоя изоляции между обмотками высшего и низшего напряжения трансформатора. Кроме того, оно снижает разность потенциалов между зануленным оборудованием и землей при случайном замыкании одной из фаз на землю. При случайном замыкании фазы на землю (при случайном обрыве и падении провода, при нарушении изоляции кабеля, проложенного в земле, или проводов, проложенных по металлическим заземленным конструкциям) между землей и зануленным оборудованием при отсутствии заземления нейтрали может возникнуть напряжение, близкое по величине к фазному напряжению сети, что вызывает опасность поражения при случайном прикосновении человека к корпусу. Эта опасность будет сохраняться до обнаружения и ликвидации замыкания на землю или отключения сети.

Если нейтраль заземлена, то при замыкании одной из фаз на землю большая часть тока пойдет не через человека (R = 1000 Ом), а через заземление нейтрали (R0 = 4 Ом). Без этого заземления нулевой провод в подобной ситуации лишь увеличивал бы опасность образуя с человеком единую цепь с малым сопротивлением.

5.3.3 Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника

Повторное заземление, во-первых, снижает напряжение на корпусе при замыкании на него фазы до момента отключения электроустановки, во-вторых, уменьшает опасность поражения при обрыве нулевого магистрального провода и замыкании фазы на корпус за местом обрыва. В этом случае поврежденная установка автоматически не отключится. Но наличие повторного заземления приводит к снижению потенциала на корпусе. Если возникает цепь тока через землю (через Rn и RJ, в результате чего снизится потенциал на корпусе-

Если принять Rn=R0, то корп0,5Uф. Таким образом, благодаря наличию повторного заземления сохраняется замкнутая для тока цепь (через землю), что и приводит к снижению напряжения на корпусах за местом обрыва при замыкании фазы на корпус примерно в два раза.

Согласно ПУЭ, повторное заземление должно выполняться на вводах в здание и на концах BJI (или ответвлений) длиной более 200 м.

В кабельных линиях повторные заземления не требуются, так как обрыв нулевого провода в них маловероятен.

Для всех повторных заземлителей должно выполняться условие Rn < 10 Ом, а для каждого в отдельности [Rn,i ] < 30 Ом.

5.3.4 Недостатки зануления

1. Обрыв нулевого провода может быть вовремя не замечен, а установка при этом будет продолжать работать.

2. Нулевой защитный проводник создает условия для выноса потенциала на все зануленные электропотребители, что создает определенную опасность поражения током, особенно в случае замыкания на корпус одного из этих электропотребителей.

3. В результате ошибок монтажа корпус может оказаться подключенным к фазе через нулевой защитный провод.

5.4 Требования к устройству проектируемой сети зануления

5.4.1 Нулевой провод

Нулевой защитный провод прокладывают от щита распределительного устройства, на который выведена нулевая точка трансформатора, по трассе фазных проводов и возможно ближе к ним.

На воздушных линиях электропередач (BЛ) нулевой защитный проводник обычно не прокладывают. Его роль выполняет нулевой рабочий провод, подвешиваемый на тех же опорах, что и фазные провода. Этот провод должен быть изготовлен из того же материала, что и фазные, и иметь полную проводимость, которая составляет не менее половины проводимости фазного.

В цепи нулевых защитных проводников в отличие от нулевых рабочих не должно быть разъединяющих приспособлений (рубильника) и предохранителя. В цепи нулевых рабочих проводников, которые одновременно служат и для целей зануления, допускается применять разъединительные приспособления, но последние одновременно с отключением нулевого проводника должны отключать и фазные проводники. Не допускается устанавливать плавкие предохранители в нулевом проводе на участках, где он используется как защитный, так как в этом случае за точкой обрыва может оказаться напряжение, равное фазному.

В качестве нулевых защитных проводников могут использоваться металлические конструкции здания.

Чтобы уменьшить сопротивление цепи тока короткого замыкан защитный нулевой провод соединяют со всеми заземленными металлическими конструкциями: арматурой железобетонных строительных конструкций, металлоконструкций производственного назначения и т.д. Для уравнивания потенциалов в тех помещениях, где применяется зануление, зануляют также все строительные и производственные металлоконструкции и трубопроводы всех назначений.

Соединения нулевого провода до защищаемого корпуса выполняются сварными. Нулевой провод соединяется со всеми заземленными металлическими конструкциями, создающими параллельные цепи короткого замыкания: металлическими конструкциями зданий, стальными трубами электропроводок, свинцовыми и алюминиевыми оболочками кабелей, металлическими трубопроводами, проложенными открыто, исключая трубопроводы для горючих и взрывоопасных смесей. Эти проводники могут служить и в качестве единственного нулевого провода, если по проводимости удовлетворяют приведенным ниже требованиям.

5.4.2 Нейтраль источника тока (трансформатора) к заземление нейтрали

На стороне вторичной обмотки трансформатора нейтраль должна быть присоединена к заземлителю и выведена на щит управления распределительного устройства. В качестве заземляющего проводника для присоединения к заземлителю обычно используется полосовая сталь сечение которой зависит от мощности трансформатора, но не должно быть меньше 24 мм2 при прокладке в здании и меньше 48 мм2 при прокладке в земле.

Заземление нейтральной точки источника, хотя и имеет значение для электробезопасности, но все же является не защитным заземлением, а рабочим, то есть необходимым для обеспечения определенных условий работы электроустановки в нормальном и аварийном режимах.

5.4.3 Повторные заземления

В качестве заземлителей для повторных заземлений нулевого провода должны быть использованы в первую очередь естественные заземлители, например подземные части опор, металлические и железобетонные конструкции сооружений, находящиеся в земле и т.п. Если естественные заземлители отсутствуют или их сопротивление превышает нормируемое значение, сооружают искусственные заземлители.

5.4.4 Предохранители

Предохранители применяют для защиты электроустановок от токов короткого замыкания.

По конструктивному выполнению предохранители можно разделить на две группы: с наполнителем (наполненные мелкозернистым кварцевым песком) и без наполнителя. Наиболее распространенными предохранителями, применяемыми для защиты электроустановок напряжением до 1000В, являются: ПР2-предохранитель разборный; НПН-насыпной предохранитель неразборный; ПН2-предохранитель насыпной разборный.

Предохранители по сравнению с другими аппаратами защиты (автоматическими выключателями) обладают рядом преимуществ, к которым относят меньшую стоимость, простоту и надежность в эксплуатации. К недостаткам следует отнести обеспечение ими защиты в основном от токов короткого замыкания и в меньшей степени от токов перегрузок, одноразовость действия.

Селективность (избирательность) защиты плавкими предохранителями магистральной линии с ответвлениями достигается последовательным возрастанием номинального тока плавких вставок на отдельных участках линии по мере приближения к пункту питания.

Плавкие вставки предохранителей выдерживают токи на 30-50 % выше номинальных токов вставки в течение 1 ч и более. При токах, превышающих номинальный ток плавких вставок на 60--100 %, они плавятся меньше чем 1 ч.

Плавкие предохранители делят на инерционные (с большой тепловой инерцией, т.е. способные выдерживать значительные кратковременные перегрузки, типа ИП) и безынерционные (с малой тепловой инерцией, т.е. с ограниченной способностью к перегрузкам, типа НПН, ПН2).

Номинальным током плавкой вставки называют ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы в нормальном режиме. В предохранителе может использоваться плавкая вставка с номинальным током, меньшим номинального тока предохранителя.

Номинальный ток плавкой вставки для инерционных предохранителей определяется только по значению длительного расчетного тока линии :

.

Номинальный ток плавкой вставки для безынерционного предохранителя должен удовлетворять дополнительно и второму условию:

где - коэффициент снижения пускового тока, который при редких и легких пусках, например, электродвигателей металлообрабатывающих станков, вентиляторов, насосов, принимается не более 2,5, а при тяжелых пусках, например электродвигателей кранов, центрифуг =1,6...2,0. Эти коэффициенты вводятся при выборе плавких вставок для электродвигателей со значительными пусковыми токами, превышающими номинальные токи.

Из типичной характеристики предохранителя видно, что плавкая вставка не перегорает: при кратности тока менее 2,5 и времени действия короткого замыкания 8 с; при кратности тока 1,6 и времени t 10 с.

Кроме того, номинальные токи плавких вставок должны соответствовать:

а) кратностям допустимых длительных токов ;

б) кратностям токов однофазных замыканий в сетях с заземленной нейтралью.

5.4.5 Выбор сечений проводников и защитной аппаратуры

От силового распределительного щита, установленного в цехе, получают электрическое питание все стационарные электроустановки (технологическое оборудование) цеха, включая электродвигатель установки для печати.

Суммарная установленная номинальная мощность электроустановок в цехе составляет 120 кВт. Воздушная линия (BЛ) длиной =250 м (от трансформатора до силового распределительного щита цеха) выполнена из алюминиевых проводов сечением 50 мм2 каждый (три фазных провода и один нулевой). Линия питается от трансформатора 400 кВ А, 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток треугольник - звезда .

Необходимо определить номинальный ток плавких вставок и выбрать сечения проводов для электродвигателя насоса исходя из условий нагрева и соответствия номинальному току срабатывания защиты.

1. Для выбора плавких вставок предохранителей следует прежде всего определить номинальный ток, А, электродвигателя:

где (--номинальное напряжение, В; N-мощность электродвигателя, кВт; -коэффициент мощности.

Для подачи смеси из бака в сопла установки служит центробежный насос с приводом от асинхронного электродвигателя серии 4А напряжением Un = 380 В с числом оборотов n =3000 мин, тип 4А160М2. По справочным данным, для этого электродвигателя мощность составляет N= 18,5 кВт, коэффициент мощности = 0,92, а коэффициент перегрузки(отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току) составляет

;

2. Далее необходимо определить пусковой ток электродвигателя:

= =31,2 * 7,5 = 234 А.

Находим номинальный ток, А, плавкой вставки:

где -- коэффициент режима работ. Для двигателей с частыми включениями а = 1,6 ... 2,0, для двигателей с редкими пусками а = 2 ... 2,5. Принимаем а = 2.

= 234/2 = 117А.

Принимаем плавкую вставку серии ПН2-250 с номинальным током 100 А при напряжении сети 380 В.

Помещение, в котором размещено оборудование, не является взрыво- и пожароопасным, поэтому принимаем, что линия силовой сети от распределительного щита будет прокладываться в помещении, бронированным четырехжильным кабелем с алюминиевыми жилами с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке.

Сечение проводов и кабелей для напряжения до 1000 В по условию нагрева определяется в зависимости от расчетного значения длительно допустимой токовой нагрузки при нормальных условиях прокладки (Iнорм доп). При этом должно соблюдаться два условия:

по нагреву длительным расчетным током :

(1.2)

по соответствию выбранному аппарату максимальной токовой защиты

(1.3)

где - коэффициент защиты, т.е. отношение длительно допустимого тока для провода или кабеля к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата; I - номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата А.

Значения определяют в зависимости от назначения принятого вида защиты, характера сети, изоляции проводов, кабелей и условий их прокладки.

Согласно ПУЭ, сети делят на две группы: защищаемые от перегрузки и токов короткого замыкания (к.з.) и защищаемые только от токов к.з.

Защите от перегрузки подлежат сети:

а) внутри помещений, проложенные защищенными изолированными проводниками с горючей оболочкой;

б) внутри помещений, проложенные защищенными проводниками в трубах, в несгораемых строительных конструкциях и т.п., а именно в следующих случаях:

осветительные -- в жилых и общественных зданиях, служебнобытовых помещениях промышленных предприятий, а также сети для бытовых и переносных электроприемников в пожароопасных производственных помещениях;

силовые -- на промышленных предприятиях, когда по условиям технологического процесса может возникать длительная перегрузка проводов и кабелей;

всех видов -- во взрывоопасных помещениях.

Все остальные сети не требуют защиты от перегрузки и защищаются только от токов короткого замыкания.

Для линии, идущей к электродвигателю насоса, установленного в невзрывоопасной зоне помещения длиной L2 = 50 м, сечение проводов подбирают по длительному току исходя из условия (1.2) c последующей проверкой (1.3).

Следовательно, из условия (1.2) Iдоп > 31,2 А. Для выбранного ранее типа кабеля (четырехжильного с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке) определяем сечение жилы равным 6 мм2 для которого допустимая токовая нагрузка равна 32 А. Выбранное сечение проверяют по коэффициенту защиты из условия (1.3),

Для невзрыво- и непожароопасных зон для сетей, не требующих защиты от перегрузки с использованием в качестве защитного аппарата предохранителей, =0,33 Iзащ ==100 А, Подставляя числовые значения в формулу (1.3), получим:

*Iзащ = 0,33*100 = 33 > Iдоп =32А,

т.е. требуемое условие не выполняется, поэтому окончательно выбирают сечение провода равным 10 мм2, для которого I= 42 А. Сечение РЕ проводников должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2,16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2, 50 % сечения фазных проводников при больших сечениях. Согласно вышесказанному выбираем для проводников РЕ провод сечением 10 мм2.

5.5 Расчет на отключающую способность автоматической защиты

Расчет зануления включает в себя расчет на отключающую способность и расчет заземления нейтрали и повторных заземлителей. Ограничимся расчетом на отключающую способность.

Схема сети к решаемой задаче приведена на рис.



Рис. 5.2. Схема сети для питания электродвигателя

Для автоматического отключения электроустановки при замыкании фазы на корпус должно выполняться условие (1.1). Чтобы проверить его выполнение, необходимо в первую очередь определить расчетную величину тока однофазного короткого замыкания Iкз.

Рис. 5.3. Упрощенная расчетная схема зануления в сети переменного тока на отключающую способность

В этой схеме Zт--полное сопротивления соответственно трансформатора; Хвн--внешнее индуктивное сопротивление петли (контура фаза-- нуль); Rф и Rн -- активные сопротивления заземлений нейтрали трансформатора и повторного заземления нейтрали.

Действительное значение (модуль) тока короткого замыкания, Ом, может быть определено по формуле

(1.4)

где -- полное сопротивление обмотки трансформатора; - сопротивление петли фаза--нуль;

здесь -- полное активное сопротивление; Хп -- полное индуктивн сопротивление.

В практике проектирования принято значения и /3 складыват арифметически. Это дает небольшую погрешность (до 5 %) в сторону уменьшения тока короткого замыкания, т.е. в сторону запаса.

Полное сопротивление обмотки трансформатора ZT определяется по справочным данным. Для нашего случая Z = 0,056 Ом.

Полное активное сопротивление для проводников из цветных металлов (меди, алюминия) определяется по формуле

где - активное сопротивление фазных проводов; - активное сопротивление нулевого провода; -- удельное сопротивление i-го участка проводника, Оммм2/м, равное 0,018 - для меди, 0,028 -- для алюминия; - длина 1-го проводника, м; - поперечное сечение i-го проводника, мм2.

Таким образом, для первого участка электрической сети (от трансформатора до распределительного щита цеха), считая, что S =50 мм2.

и

Для второго участка сети (от распределительного щита до моечной машины)

и

Полное активное сопротивление проводников составит:

RП = 0,14 + 0,14 + 0,14 + 0,14 = 0,56 Ом.

Полное индуктивное сопротивление петли фаза нуль

Хп= Хф + Хнул + Хвн

где Хф, Хнул -- внутреннее индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводов. Для медных и алюминиевых проводников этими значениями пренебрегают, так как они сравнительно малы (около 0,0156 Ом/км). Для стальных проводников их определяют с помощью таблиц; Хвн -- внешнее индуктивное сопротивление петли фаза нуль, которое в основном определяется взаимоиндукцией между фазным и нулевым проводом. Погонное (в расчете на 1км линии) внешнее индуктивное сопротивление находят по формуле

Хпог = 0,1256 In

где D -- расстояние между проводами линии, м; d -- диаметр провода круглого сечения, м.

Из этого уравнения видно, что Хпог зависит в основном от D, поскольку d изменяется в незначительных пределах (с увеличением расстояния между проводами растет сопротивление). Поэтому в целях уменьшения внешнего индуктивного сопротивления петлим фаза-нуль нулевые защитные проводники целесообразно прокладывать совместно с фазными проводниками или в непосредственной близости от них. Нерационально вместо такой прокладки нулевого провода использовать так называемый внутренний заземляющий контур, проложенный вдалеке от фазных проводов по стенам помещения.

При малых значениях D, т.е. когда фазный и нулевой провода расположены в непосредственной близости друг or друга, сопротивление Хпог незначительно, и им можно пренебречь (это возможно, если в качестве нулевого защитного проводника используются алюминиевая оболочка кабеля; стальная труба, в которой проложены фазные провода; четвертая жила кабеля, если провода совместно проложены в трубе и т.п.).

Поэтому в нашем случае для второго участка сети (четырехжильный кабель, проложенный в помещении) можно принять Хвн(2) =0, а следовательно, и Хп(2)=0.

В приближенных расчетах погонное внешнее индуктивное сопротивление Хпог принимают равным 0,3 Ом/км для внутренней проводки (если нулевой проводник проложен отдельно от фазного), для внешней проводки (воздушных линий - Хпог =0,6 Ом/км (это соответствует расстоянию между проводами 0,7--1,0 м, которое обычно бывает между нулевым проводом и наиболее удаленным фазным на BЛ).

Таким образом, для первого участка рассматриваемой сети

Хп(1)= Хвн(2)= ХпогL1 =0,60,250 = 0,15Ом.

Полное индуктивное сопротивление петли фаза-нуль для рассматриваемого случая составит Хп = 0,15 Ом.

В результате произведенных расчетов можно определить значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего по петле фаза-нуль при замыкании фазы на корпус двигателя,

346 А.

Выводы. Условие (1.1) соблюдается, и вычисленное значение тока однофазного короткого замыкания Itj превышает наименьшее допустимое по условиям срабатывания защиты (кIпл.вст =3100 = 300 А).

Нулевой защитный проводник выбран правильно, т.е. отключающая способность системы зануления обеспечена.

Заключение

В дипломной работе были рассмотрены используемые на данный момент технологии. Описан процесс производства с использованием технологии производства бетонных строительных конструкций методом трехмерной печати. Рассчитаны необходимые площади под здание и произведена планировка цеха. Выбрана необходимая техника и произведен расчет программы ТО и Р комплекта.

Также была рассчитана производительность установок трехмерной печати и выплавления церезина, время сроки выполнения типового заказа. Разработано конструктивное исполнение установки выплавления церезина.

Для типового заказа поэтапно описан проект производства работ с использованием единственного средства механизации - экскаватора JSB JS460L. Так как при строительстве используется лишь экскаватор, для него разработано устройство, позволяющее использовать машину в качестве грузоподъемного манипулятора.

В экономической части проекта рассчитаны необходимые капиталовложения в строительство цеха, рассчитана себестоимость 1м3 продукции, сроки окупаемости.

В разделе охрана труда описаны вредные факторы в цехе по производству бетонных строительных конструкций методом трехмерной печати и в качестве основного фактора выбрана защита оборудования от поражения электрическим током при помощи зануления, произведены необходимые расчеты.

церезин трехмерный печать бетонный

Список использованных источников

1. Техническое описание технологии «3dgrow»

2. Константопуло Г.С. Механическое оборудование заводов железобетонных изделий. Учебник для техникумов. - М.: Стройиздат, 1982.

3. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В., Трескова Н.В. Проектирование предприятий по производству строительных материалов и изделий. Учебник. - М.: Издательство АСВ, 2005.

4. Шестопалов К.К. Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование: Учебное пособие. - М.: Мастерство, 2002.

5. Домбровский Н. Г., Экскаваторы. Общие вопросы теории, проектирования, исследования и применения - М.: Машиностроение, 1969

6. Абрамов Н.Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам. Учебное пособие для студентов дорожно-строительных вузов. М.: Высш. школа, 1972

7. Шевченко Е.П. Чтение машиностроительных чертежей. Справочное пособие. - СПБ:. Наука и техника, 2003

8. Гоберман Л. А., Степанян К. В., Яркин А. А., Заленский В. С. Теория, конструкция и расчёт строительных и дорожных машин - М.: Машиностроение, 1979

9. Управление техническим состоянием машинного комплекса. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Эксплуатация подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин». - СПб.: ПГУПС, 2007.

10. Методические указания и задачи к практическим занятиям по курсу «Экономика предприятия» (для студентов специальности ЭУТ и ПТМ). - СПб.: ПГУПС, 2003.

11. Тихомиров О.И., Зальцман Г.К., Пронин А.П. Инженерные решения по охране труда. Электробезопасность: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта - М.: Маршрут, 2005

12. Маслов Н.Н., Тягин Н.В., Алсуков В.А., Бадаев А.С. и др. Требования системы стандартов безопасности труда к уровню опасных и вредных производственных факторов. Методические указания к дипломному проектированию. - СПб.: ПГУПС, 1994.

13. Интернет ссылки:

- http://www.teploskor.ru/index-3.html

- http://www.brusidom.ru/techno.php

- http://www.alldoma.ru/karkasnyie-tehnologii/karkasno-panelnyie-doma.html

- http://www.alldoma.ru/srubyi/dom-otsilindrovannoe-brevno.html

- http://www.alldoma.ru/press-relizyi/teplyiy-brus.html

- http://www.e-kirpich.ru/texnpr_kirpich.html

- http://www.ibeton.ru/intro_main.php

- http://e-build.ru/selector/index.php?info=technology_panel

- http://www.fininstroy.ru/ru/tehno/

- http://www.stroyka.ru/School/detail.php?ID=117

- http://www.know-house.ru/info_new.php?r=walls2&uid=24

- http://www.all-sweden.info/teh_opisanie.htm

- http://russtena.com.ua/

- http://ru.wikipedia.org/wiki/

Размещено на Allbest.ru