Разработка проекта создания электротехнической лаборатории в образовательном учреждении среднего профессионального образования
1. Введение
Данная работа представляет собой проект
электротехнического оснащения учебной лаборатории, предназначенной для
получения студентами определённых знаний и умений, практического освоения
особенностей данной специальности.
Лаборатория предназначена для выполнения
следующих целей:
проведение базовых экспериментов при изучении
электротехнических дисциплин на электроустановках до 1000В;
систематизация, закрепление и расширение
теоретических и практических знаний по специальности и применение их при решении
конкретных технических, производственных и экономических задач;
поддержание и способствование научной работе
студентов;
освоение базовых контрольно-измерительных
электротехнических установок, приобретение навыков работы с ними и составление
расчётной документации по полученным результатам.
Проект предполагает собой расчёт
электроснабжения и электрооборудования лаборатории, а именно:
расчёт общей мощности;
расчёт заземляющего контура;
расчёт освещённости помещения;
расчёт общей нагрузки.
Также в дипломном проекте приведены технические
характеристики всего электротехнического оборудования лаборатории, описаны
характеристики вспомогательного оборудования, обязательного для обеспечения
безопасности при работе в лаборатории.
Особое внимание уделяется требованиям охраны
труда, пожаро- и электробезопасности, в связи с чем в лаборатории
организовывается уголок норм и требований по обеспечению безопасной работы в
лаборатории. В уголке представлена документация по правилам устройства
электроустановок (ПУЭ), ГОСТ 12.1.009-76 от 28 мая 1976г. "Система
стандартов безопасности труда. Электробезопасность", ГОСТ Р МЭК 61140-2000
"Защита от поражения электрическим током. Общие положения по безопасности,
обеспечиваемой электрооборудованием и электроустановками в их взаимосвязи",
и другие нормативные и правовые акты по обеспечению безопасной работы в
лаборатории.
Таким образом, проектирование и создание такой
лаборатории желательно для учебного заведения, так как лаборатория позволяет:
на более высоком уровне организовывать работу
студентов;
проводить базовые эксперименты;
поддерживать рост научной деятельности учащихся
и др.
.
Описание лаборатории
Лаборатория размещается на первом этаже здания.
Площадь,
м2
|
Периметр,
м
|
57,6
|
31
|
электротехнический лаборатория
мощность заземлитель
Предполагается разместить:
· 5(пять) электрических стендов;
· 4(четыре) стола для студентов;
· стол преподавателя;
· 2 (два) асинхронных
электродвигателя;
· главный управляющий компьютер.
План лаборатории представлен на рис. 1.
В лаборатории будут расположены пять стендов,
которые включают в себя следующие блоки:
. Комплект типового лабораторного оборудования
"Основы электробезопасности" ОЭБ1-С-Р [см. прил. 1] включает в себя:
· Модель питающей электрической сети
МПЭС.387.1 РЭ
· Автоматический однополюсный
выключатель АОВ.359.1 РЭ
· Однофазный источник питания
ОИП.218.1РЭ
· Модель электроприемника с рабочей
изоляцией МЭП.388.1 РЭ
· Устройство защитного отключения
УЗО.321.1 РЭ
· Понижающий трансформатор ПТР.389 РЭ
· Модель зануления МЗА.329 РЭ
· Устройство защитного отключения
УЗО.321 РЭ
· Модель замыкания на землю МЗ.310 РЭ
· Модель человека МЧ.309.1 РЭ
· Модель измерения заземления МИЗ.312
РЭ
. Комплект типового лабораторного оборудования
ЭБЭУ.002.1 РБЭ(928.1) [см. прил. 1] включает в себя:
· Модель защитного заземления МЗЗ.328
РЭ
· Модель заземлителя с полусферическим
электродом МЗП.325 РЭ
· Устройство для исследования
сопротивления тела человека УИС.341 РЭ
· Модель человека МЧ.309.1 РЭ
· Разделительный трансформатор РТР.391
РЭ
· Модель электроприемника с двойной
изоляцией МЭП.388.2 РЭ
· Модель заземлителя с протяжённым
трубчатым электродом на поверхности МЗТ.327 РЭ
· Модель заземлителя с вертикальным
трубчатым электродом МЗВ.326 РЭ
. Комплект типового лабораторного оборудования
ЭБЭУ.002.2 РБЭ(928.2) [см. прил. 1] включает в себя:
· Блок линейных дросселей БЛД1.337 РЭ
· Трехфазный источник питания
ТИП.201.4 РЭ
· Модель заземления М3.390 РЭ
· Модель участка электрической сети
МУЭС.303.1 РЭ
· Модель заземления М3.390 РЭ
· Трёхфазный трансформатор ТТР.302 РЭ
· Модель участка электрической сети
МУЭС.303 РЭ
· Модель сопротивления изоляции
МСИ.311 РЭ
· Устройство контроля изоляции УКИ.316
РЭ
. Монтажный стенд с имитатором неисправностей
асинхронных трёхфазных двигателей [см. прил. 1] включает в себя:
· Имитатор отказов трёхфазного
асинхронного двигателя SDDL-EDM13
· Трехфазный источник питания
ТИП.201.5 РЭ
· Однофазный источник питания
ОИП.218.3 РЭ
· Блок однофазных розеток БОР.383 РЭ
5. Монтажный стенд с имитатором неисправностей
асинхронных трёхфазных двигателей [см. прил. 1] включает в себя:
· Однофазный источник питания
ОИП.218.3 РЭ
· Блок однофазных розеток БОР.383 РЭ
· Трехфазный источник питанияТИП.201.5
РЭ
Каждый лабораторный стол позволяет комбинировать
блоки и размещать дополнительные измерительные электроприборы.
3. Расчет общей
мощности лаборатории
Расчет общей мощности лаборатории обязательный
пункт, так как он необходим для дальнейшего выбора щитового оборудования и
системы защиты.
В лаборатории будет стоять персональный
компьютер средней мощности, для хранения лабораторных работ, методических
указаний и прочей, полезной для работ, информации. Мощность предоставленного
компьютера составляет 500 Вт. В дальнейшем планируется установить 2
дополнительных компьютера аналогичной мощностью. Стол с компьютером необходимо
располагать на расстоянии 50 см от окон.
Рассчитываем мощность каждого стенда.
Расчет производится по формуле
P = I*U
(1)
где P
- мощность, Вт;
I - сила тока, А;
U - напряжение, В.
P = 380 * 1.6 = 608
Вт
В лаборатории располагается 5 лабораторных
стенда, мощностью 608 Вт каждый и 2 асинхронных электродвигателя, мощностью
1100 Вт каждый.
общее
= n * Pстенда
(2)
где Pобщее
- суммарная мощность стендов;
n - количество стендов;
Pстенда
- мощность одного стенда.
Рлаб. = 5 * 608 = 3040 Вт.
Рэл.двиг.. = 2 * 1100 = 2200 Вт.
Робщее = 3040 + 2200 = 5240 Вт.
Целесообразно будет взять в запас дополнительную
мощность. Исходя из того что в будущем возможны добавления дополнительного оборудования,
берем в запас 5000 Вт.
Данные о мощности всего оборудования
лаборатории, освещения лаборатории, мощности лабораторных стендов сводим в
табл.1.
Таблица 1 - Данные о мощности всего оборудования
лаборатории.
Наименование
|
Мощность,
Вт
|
Освещение
|
846
|
Персональный
компьютер
|
1500
|
Лабораторный
стенд №1
|
608
|
Лабораторный
стенд №2
|
608
|
Лабораторный
стенд №3
|
608
|
Монтажный
стенд №1
|
608
|
Монтажный
стенд №2
|
608
|
Асинхронный
двигатель №1
|
1100
|
Асинхронный
двигатель №2
|
1100
|
Резерв
|
5000
|
ИТОГО:
|
12586
|
.
Расчет освещения
В качестве источника света выбираем
люминесцентные лампы. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз
больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных
ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии
обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения
ограничений по числу включений и выключений. Такие лампы не оказывает
отрицательного влияния на зрения, так как свет рассеивается равномерно. Тип
освещения в лаборатории - общий. Будут установлены люминесцентные лампы
мощностью 36 Вт.
Согласно СНиП, выполняемые работы относят к IVразряду
зрительных работ (способность различать детали от 1 до 10 мм). Подразряд
зрительных работ - В. Контраст объекта с фоном средний. Фон - светлый.
Рассчитываем освещение по методу удельной
мощности. Находим количество ламп по формуле:
N=pS/P
(3)
где N
- суммарное число ламп осветительного устройства, шт;
р - удельная мощность, Вт;
S - площадь
освещения, м2;
P - номинальная
мощность одной лампы.
N = 15*57,6/36 = 24
шт.
Лампы расположены в 3 ряда, по 4 светильника в
каждом ряду. В одном светильнике расположена пара ламп. Тип соединения -
параллельный. Светильники типа ЛПР-2-40. Схема освещения представлена на рис.
2.
Рассчитываем общую мощность освещения
лаборатории по формуле:
осв. =
n * Pлампы
(4)
где n
- количество ламп;
Pлампы
- мощность лампы.
Pосв. =
24 * 36 = 846 Вт
5. Расчет заземления
Согласно ПУЭ сопротивление заземления должно
быть меньше или равно 4 Ом. Рекомендуемый материал для заземляющей шины -
полосовая сталь.
В лаборатории заземляющая шина располагается на
расстоянии 30см от пола. Чтобы не производить установку заземления в кабинете,
целесообразнее будет подключить заземляющую шину к расположенной в прилегающем
помещении заземляющей установке. Для этого необходимо дополнительно увеличить
длину выбранной шины на 3 метра и проложить ее сквозь стену.
Необходимо найти сечение заземляющей шины.
=*L/R
(5)
L - длина, м;
R - сопротивление,
Ом.
S = 0,14 * 34 / 4 =
1,19 мм2
Рассчитанное сечение, исходя из ПУЭ, принимаем
как 6 мм2.
Так как в лаборатории будет установлена
заземляющая шина, а не кабель, то согласно ПУЭ, сталь сечением 6 мм2
заменяется стальной шиной, которая имеет ширину - 20 мм, толщину - 3 мм.
6. Выбор
электрооборудования
В лаборатории необходимо поставить главный
распределительный щит (ГРЩ). Выбран щит ЯБПВУ-400А IP31, со встроенными
элементами защиты и клеммной группой. ГРЩ предназначены для использования в
силовых и осветительных сетях для установки модульной аппаратуры:
автоматических выключателей, устройств защитного отключения, дифференциальных
автоматических выключателей, таймеров, устройств управления освещением и многих
других изделий, имеющих стандартное крепление на DIN рейку шириной 35 мм.
Применяются при распределении электроэнергии и защите сетей переменного тока от
перегрузки и тока короткого замыкания напряжением до 400 В частоты 50 Гц.
У выбранного щита дверца и рама выполнена из
стального металлического листа, который обладает противокоррозийной защитой,
достигнутой фосфатированием, окрашены специальной порошковой краской. Степень
защиты щита IP30. Класс
защиты II (двойная изоляция). В лаборатории будет установлен двух рядный ГРЩ на
28 модулей.
ГРЩ используются для комплектации
распределительных устройств, с электрической энергией переменного трехфазного
тока с напряжением 380/220 В, с использованием глухозаземленной нейтралью. ГРЩ
служит как для приема электроэнергии, так и для дальнейшего ее распределения, и
для защиты от перегрузок и короткого замыкания групповых линий. Для контроля
параметров напряжения и силы тока в ГРЩ устанавливаются приборы контроля силы
тока и напряжения. Так же в ГРЩ применяется система учета электроэнергии. ГРЩ
оснащен автоматическими выключателями, которые образуют систему аварийного
отключения при возникновении перегрузок или короткого замыкания. Оператор ГРЩ в
любой момент может прекратить подачу электроэнергии, если зафиксирует
негативные изменения в показаниях приборов.
Оптимальная температура для работы ГРЩ
составляет от +4 до +40 Сº.
Для предотвращения от поражения электрическим
током, двери ГРЩ всегда должны находиться в закрытом состоянии, а ключи от
замков должны находиться только у специально обученного электротехнического
персонала, обслуживающего ГРЩ.
В лаборатории установлено 8 комбинированных
розеток, напряжением 380/220 В, и 7 розеток на 220 В.
ГРЩ имеет встроенные автоматические выключатели
и клеммную группу. На рис. 3 представлена схема подключения.
В главном щите установлено 11 автоматических
выключателей. Каждый автоматический выключатель отвечает за свою группу
источников:
· освещение (16А)
· лабораторный стенд №1, 2, 3(16А)
· монтажный стенд №1, 2(16А)
· 3 розетки напряжением 380 В (16А)
· 3 розетки напряжением 380 В (16А)
· 2 розетки напряжением 380 В (16А)
· 3 розетки напряжением 220 В (16А)
· 4 розетки напряжением 220 В (16А)
· резервный автоматический выключатель
(16А)
· резервный автоматический выключатель
(16А)
· главный автоматический выключатель
(50А)
Вся открытая проводка помещена в специальный ПВХ
кабель - канал, общая длинна которого составляет 35 метров.
Провод для освещения имеет сечение 1,5 мм2,
3 алюминиевые жилы и поливинилхлоридную изоляцию. Для розеток напряжением 380 В
выбирается такой же провод АППВ, сечением 2,5 мм2 с 5 жилами. Общая
длина провода составляет 60 метров.
. Правила
техники безопасности при работе с электроприборами
Согласно правилам по охране труда, в лаборатории
обязательно должен быть оборудован уголок электробезопасности. В приложении 2
приведена схема по оказанию первой помощи человеку, получившему удар
электрическим током.
Ниже приведены правила по технике безопасности
при работе с электроприборами:
. К выполнению лабораторных работ
допускаются студенты, прослушавшие инструктаж по охране труда и технике
безопасности, расписавшиеся в специальном журнале о его прохождении и
обладающие необходимыми знаниями по предстоящей работе.
. К работе с приборами допускаются лица,
ознакомленные с его устройством.
. Лабораторная работа выполняется группой
в составе не более трех - четырех человек в соответствии с установленным
графиком.
. Каждый студент имеет право выполнять на
указанном рабочем месте только ту работу, которая ему дана.
. Студент имеет право пользоваться лишь
приборами его рабочего места, брать приборы с других рабочих мест без
разрешения преподавателя или дежурного лаборанта воспрещается.
. Запрещается эксплуатация приборов при
снятом кожухе.
. Электротехнические лаборатории
относятся к помещением повышенной опасности, поэтому важно соблюдать
дисциплину, внимательность и осторожность.
. В лабораториях запрещается:
· включать установку без разрешения
преподавателя;
· производить изменения в схеме,
находящейся под напряжением;
· прикасаться голыми руками к
неизолированным частям установок, машин, аппаратов;
· оставлять без наблюдения установку,
находящуюся под напряжением;
· заходить за установленные
заграждения;
· работать одному в помещении
лаборатории;
· пользоваться проводами с неисправной
изоляцией.
. Нормативно-правовой
акт по обеспечению электробезопасности в учебной электротехнической лаборатории
Для обеспечения электробезопасности в учебной
лаборатории должны иметься в наличии следующие документы и выполняться
следующие условия:
· Наличие приказа руководителя
образовательного учреждения о назначении ответственного за электрохозяйство;
· Проводиться организации обучения и
проверки знаний по электробезопасности;
· Документация о наличии перечня видов
работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации электроустановок (перечень
утверждается руководителем образовательного учреждения);
· Осуществляться проверка
сопротивления изоляции осветительной электросети в сухих помещениях с
неэлектропроводными полами должна проводиться не реже одного раза в 6 лет.
Недостатки, обнаруженные при проверке сопротивления изоляции электросети и
заземления оборудования, устраняются электротехническим персоналом с
составлением акта или протокола;
· Осуществляться проверка состояния
электрических щитов;
· Все электрические щиты должны
постоянно быть закрыты на замки. На наружной стороне дверец электрощитов должно
быть нанесено: порядковый номер щита, подаваемое на щит напряжение и
предупреждающий знак «Осторожно! Электрическое напряжение», а на внутренней
стороне дверей электрощитов должна быть однолинейная схема электроснабжения
потребителей. Внутри электрощитов не должно быть мусора, скопления пыли и
паутины, некалиброванных плавких вставок;
· Осуществляться проверка состояния
электросети;
· Светильники должны быть надежно
подвешены к потолку и иметь светорассеивающую арматуру. Коммутационные коробки
должны быть закрыты крышками. Корпуса и крышки электровыключателей и
электророзеток не должны иметь сколов и трещин, а также оголенных контактов и
проводов. Все электророзетки и отключающие устройства должны быть
промаркированы по номинальному напряжению.
9. Экономическая
часть
Экономическая часть дипломного проекта содержит
расчет затрат на проведение электромонтажных работ:
. Расчет затрат на материалы.
Ниже представлена ведомость потребности
материалов (табл.2) и стоимость электромонтажных работ (табл.3).
Таблица 2 - Смета материалов
№
|
Наименование
|
Ед.
изм.
|
Кол-во
|
Цена
(руб.)
|
Сумма
|
Ведомость
потребности материалов
|
1
|
Лампы
люминесцентные
|
шт.
|
37
|
888
|
2
|
Светильник
люминесцентный ЛПР 2*40
|
шт.
|
12
|
312
|
3744
|
3
|
Главный
распределительный щит
|
шт.
|
1
|
3308
|
3308
|
4
|
Провод
АППВ (4х2,5)
|
м.
|
35
|
10,5
|
367,5
|
5
|
Провод
АППВ (3х1,5)
|
м.
|
25
|
8,5
|
212,5
|
6
|
ПВХ
кабель - канал (12х12)
|
м.
|
35
|
9
|
315
|
7
|
Розетка
220В
|
шт.
|
8
|
70
|
560
|
8
|
Розетка
380/220 В
|
шт.
|
7
|
297
|
2079
|
9
|
Выключатель
|
шт.
|
1
|
56
|
56
|
10
|
Сталь
полосовая (20х3)
|
м.
|
34
|
120
|
4080
|
Итого:
|
15610
|
2. Для выполнения электромонтажных работ
потребуются трудозатраты двух рабочих - электромонтажников, так как
использование большего количества работников не целесообразно. Стоимость работ
рассчитана исходя из средних расценок на аналогичные работы по прайс-листу
компании “Красэлектро” , города Красноярск и из учета того, что электромонтажные
работы может производить электромонтажник 4го разряда, так как его знания и
навыки будут полностью соответствовать характеру выполняемых работ.
Ниже представлена смета на расценки по
электромонтажным работам.
Таблица 3 - Смета на проведение электромонтажных
работ.
№
|
Наименование
|
Ед.
изм.
|
Цена
(руб.)
|
Кол-во
|
Сумма
(руб.)
|
Ведомость
электромонтажных работ
|
1
|
Высверливание
отверстий под электроточку
|
70
|
16
|
1120
|
2
|
Подключение
кабеля электрического к ГРЩ
|
шт.
|
200
|
10
|
2000
|
3
|
Прокладка
проводки открытой в кабель - канале
|
м.
|
80
|
60
|
4800
|
4
|
Установка
и подключение светильника
|
шт.
|
160
|
12
|
1920
|
5
|
Установка
ГРЩ
|
шт.
|
1200
|
1
|
1200
|
6
|
Установка
розетки 380В
|
шт.
|
250
|
8
|
2000
|
7
|
Установка
розетки 220В
|
шт.
|
150
|
7
|
1050
|
8
|
Розетка
380/220 В
|
шт.
|
250
|
8
|
2000
|
9
|
Укладка
и подключение заземляющей шины
|
м.
|
100
|
34
|
3400
|
10
|
Вывоз
мусора
|
м2.
|
300
|
3
|
900
|
Итого:
|
20390
|
. Накладные расходы принимаем в размере 80% от
рассчитанной стоимости работ.
Знакл. = Пнакл * Зэлмон.раб.
/ 100 (6)
где Пнакл - процент накладных
расходов.
Зэлмон.раб - затраты на проведение
электромонтажных работ
* 80 / 100 = 16312 руб.
. Себестоимость электромонтажных работ включает:
Себестоимость = Зматер. + Знакл.
+ Зпроведение эл.мон.раб. (7)
+ 16312 + 20390 = 52312 руб.
.
Заключение
Таким образом, в данной работе предложен проект
создания электротехнической лаборатории в образовательном учреждении среднего
профессионального образования. В работе осуществлён расчёт освещения,
заземления и общей мощности стендов и лабораторных столов, находящихся в
лаборатории. Это позволило выбрать главный распределительный щит, наиболее
подходящий по всем параметрам, в том числе и экономическим. В проекте
представлены сметы на материалы, требующиеся для оборудования лаборатории, и
сметы на стоимость электромонтажных работ.
Так как электротехническая лаборатория является
помещением с повышенной опасностью травмирования, предусмотрена организация
уголка электробезопасности, где будут расположены правила техники безопасности
при работе с электрооборудованием и памятка об оказании первой помощи человеку,
получившему удар электрическим током.
Данный проект экономически целесообразен, так
как не требует особо больших затрат на приобретение электрооборудования в
лабораторию и его установку.
Таким образом, работа удовлетворяет всем
требованиям по реализации данного проекта, и может быть осуществлена в самое
ближайшее время.
Список
использованных источников
1. <#"806801.files/image003.gif">
Схема по оказанию первой помощи человеку,
получившему удар электрическим током.
НЕДОПУСТИМО!
прикасаться к пострадавшему без предварительного
обесточивания;
прекращать реанимационные мероприятия до
появления признаков биологической смерти.