МДК 6.01 практические занятия

Министерство образования Саратовской области

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области «Энгельсский политехникум»

(ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»)

Методические Указания разработаны в соответствии с рабочей программой ПМ.06 « Выполнение работ по профессии 19861 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования», учебной дисциплины МДК 06.01 «Сборка, проверка, устранение и предупреждение неполадок электрооборудования» , требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования (ФГОС СПО) по специальности 08.02.09 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий; Приказ Министерства образования и науки РФ от 14.05.2014 № 519.

Организация – разработчик: ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»

Разработчик:

Щербаков С.В. – преподаватель ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»

РАССМОТРЕНО И РЕКОМЕНДОВАННО К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

на заседании предметно-цикловой комиссии строительных профессий и специальностей Протокол № 11 от «12» мая 2023 г.

ОДОБРЕНО методическим советом ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум» Протокол № 9 , «_30_» _мая__2023 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методические указания по выполнению практических работ по МДК 06.01 «Сборка, проверка, устранение и предупреждение неполадок электрооборудования» составлены на основе рабочей программы по указанному междисциплинарному курсу специальности 08.02.09 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий». Учебной программой предусмотрено 110 часов на практические занятия.

Главная цель практических занятий (ПЗ) – формирование у обучающихся умений, связанных с основой деятельности будущего рабочего. Деятельность в условиях современного производства требует от квалифицированного рабочего применения самого широкого спектра человеческих способностей, развития неповторимых индивидуальных физических и интеллектуальных качеств, которые формируются в процессе непрерывной практической работы. Навыки, необходимые для будущей профессии, приобретаются в процессе практических занятий. Практические задания к занятиям составлены таким образом, чтобы способствовать развитию творческих способностей обучающихся и предназначены для формирования умений, навыков, профессиональных компетенций, необходимых для учебной работы, а также для выполнения различных трудовых заданий в учебных мастерских и производственной деятельности.

Общая структура практических занятий включает:

– вводную часть (объявляется тема занятия, ставятся цель к занятию, проводится обсуждение готовности обучающихся к выполнению заданий, выдается задание, обеспечение дидактическими материалами);

– самостоятельную работу (определяются пути выполнения задания, разбираются основные алгоритмы выполнения задания на конкретном примере, выполняется задание, в конце работы делаются выводы.);

– заключительную часть (анализируются результаты работы, выявляются ошибки при выполнении задания и определяются причины их возникновения, проводится рефлексия собственной деятельности).

Практическая работа защищается, в конце ее выполнения.

При проведении практических занятий используются следующие виды

деятельности обучающихся, формирующие общие и профессиональные компетенции:

– индивидуальная работа по выполнению заданий;

– работа в паре по взаимообучению и взаимопроверке при решении заданий;

– коллективное обсуждение проблем и решение заданий под руководством преподавателя.

Перечень практических работ по МДК 06.01 «Сборка, поверка, устранение и предупреждение неполадок электрооборудования» для специальности

08.02.09 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий»

№

п/п

Наименование тем учебной дисциплины

Темы практических работ

Количе ство часов

Источник информации

Тема 06. 01. Сборка, проверка, устранение и предупреждение неполадок электрооборудова ния

Практическая работа №1

Синхронный двигатель. Принцип запуска и работы. Ремонт двигателя постоянного тока.

. Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. В. Жуловян. — Москва :

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №2

Ремонт двигателя постоянного тока.

Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. В. Жуловян. — Москва :

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №3

Асинхронный ЭД. Принцип запуска и работы

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №4

Ремонт асинхронного двигателя.

Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. —

Москва : Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №5

Расчет ВАХ. Решение задач по расчету ВАХ.

Москва : Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №6

Расчет нагрузки на ЭД переменного тока.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №7

Подключение ЛЭП к электричеству.

Подключение ЛЭП к электростанциям.

Бредихин, А. Н. Организация и методика производственного обучения. Электромонтеркабельщик : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Н. Бредихин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва :

Издательство Юрайт, 2022

Практическая работа №8

Расчет мощности на воздушных ЛЭП.

Воробьев, В. А. Эксплуатация и ремонт электрооборудования и средств автоматизации : учебник и практикум для среднего профессионального образования /

		В. А. Воробьев. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №9 Расчет мощности на воздушных ЛЭП.	2	Воробьев, В. А. Эксплуатация и ремонт электрооборудования и средств автоматизации : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. А. Воробьев. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №10 Соединение проводов. Общие понятия.	2	Бредихин, А. Н. Организация и методика производственного обучения. Электромонтеркабельщик : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Н. Бредихин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №11 Подготовка трассы для прокладки кабеля.	2	Воробьев, В. А. Эксплуатация и ремонт электрооборудования и средств автоматизации : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. А. Воробьев. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №12 Прокладка кабеля в грунт.	2	Бредихин, А. Н. Организация и методика производственного обучения. Электромонтеркабельщик : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Н. Бредихин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №13 Виды проводов. Открытая и закрытая установка. Недостатки и преимущества.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №14 Кабели и провода. Опоры ЛЭП.	2	Воробьев, В. А. Эксплуатация и ремонт электрооборудования и средств автоматизации : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. А. Воробьев. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №15 Решение задач на расчет ВАХ.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №16 Решение задач на расчет ВАХ.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №17 Устройство и принцип действия машин постоянного тока.	2	Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. В. Жуловян. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №18 Достоинства и недостатки и области их применения	2	Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования /

В. В. Жуловян. — Москва :

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №19

Магнитное поле машин постоянного тока.

Издательство Юрайт, 2022.ok

Практическая работа №20

Коммутация в машинах постоянного тока.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №21

Генераторы постоянного тока. Двигатели постоянного тока.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №22

Генераторы постоянного тока. Двигатели постоянного тока.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №23

Потери и КПД машин постоянного тока.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №24

Специальные типы машин постоянного тока.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №25

Реакция якоря МПТ. Искажение кривой распределения магнитной индукции при нагрузке.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №26

Уменьшение магнитного потока и ЭДС из-за поглощения отдельных участков магнитной цепи.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №27

Основные электромагнитные соотношения в МПТ. ЭДС обмотки якоря, электромагнитный момент.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №28

Якорные обмотки МПТ. Устройство, принцип образования.

Издательство Юрайт, 2022.

Практическая работа №29 Двигатели постоянного тока и их характеристики.

Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего

профессионального образования /

		В. В. Жуловян. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №30 Металлы и сплавы. Коррозия металлов.	2	Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. В. Жуловян. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №31 Закрытые распределительные устройства. Преимущества и недостатки.	2	Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. В. Жуловян. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №32 Изоляционные материалы и их характеристики.	2	Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. В. Жуловян. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №33 Силовые трансформаторы автотрансформаторы. Их устройства.	2	Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. В. Жуловян. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №34 Силовые трансформаторы автотрансформаторы. Их устройства.	2	Жуловян, В. В. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. В. Жуловян. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №35 Последовательное и параллельное соединение проводников. Сплошная ЭЦ. Группы соединений.	2	Бредихин, А. Н. Организация и методика производственного обучения. Электромонтеркабельщик : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Н. Бредихин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №36 Основные и дополнительные средства индивидуальной защиты в установках до 1000 В.	2	Воробьев, В. А. Эксплуатация и ремонт электрооборудования и средств автоматизации : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. А. Воробьев. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №37 Вакуумные выключатели, принцип их работы и устройство. Возможные неисправности.	2	Сивков, А. А. Основы электроснабжения : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. А. Сивков, А. С. Сайгаш, Д. Ю. Герасимов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022. —
Практическая работа №38 Основные и дополнительные средства индивидуальной защиты в установках выше 1000 В	2	Воробьев, В. А. Эксплуатация и ремонт электрооборудования и средств автоматизации : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. А. Воробьев. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022.
Практическая работа №39 Повреждения разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, выключателей нагрузки	2	Сивков, А. А. Основы электроснабжения : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. А. Сивков, А. С. Сайгаш, Д. Ю. Герасимов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022. —

Практическая работа №40 Соединение и окольцевание проводов и кабелей. Электрический контакт, его сопротивление. Прокладка проводов в пластиковых трубах. Прокладка проводов в стальных трубах.	2	Бредихин, А. Н. Организация и методика производственного обучения. Электромонтеркабельщик : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Н. Бредихин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №41 Провода, их типы и марки. Способы прокладки проводов в помещении.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №42 Виды ремонтов оборудований. Организация ремонта. Внеплановый ремонт.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №43 Открытая электропроводка. Скрытая электропроводка.	2	Бредихин, А. Н. Организация и методика производственного обучения. Электромонтеркабельщик : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Н. Бредихин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №44 Достоинства и недостатки электропроводов.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №45 Струнные проводки. Принцип монтажа.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №46 Механизация электромонтажных работ. Механизация, инструменты и приспособления.	2	Бредихин, А. Н. Организация и методика производственного обучения. Электромонтеркабельщик : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Н. Бредихин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №47 Особенности монтажа электропроводов в помещениях с взрывоопасной средой.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №48 Неисправности и повреждения силовых трансформаторов.	2	Сивков, А. А. Основы электроснабжения : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. А. Сивков, А. С. Сайгаш, Д. Ю. Герасимов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022. —
Практическая работа №49 Работы, выполняемые на помещениях по распоряжению и в порядке текущей эксплуатации.	2	Сивков, А. А. Основы электроснабжения : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. А. Сивков, А. С. Сайгаш, Д. Ю. Герасимов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022. —
Практическая работа №50 Назначения принцип действия и эксплуатации электромагнитных блокировок.	2	Сивков, А. А. Основы электроснабжения : учебное пособие для среднего профессионального образования /
		А. А. Сивков, А. С. Сайгаш, Д. Ю. Герасимов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022. —
Практическая работа №51 Струнные проводки. Принцип монтажа. Тросовые проводки. Принцип монтажа.	2	Бредихин, А. Н. Организация и методика производственного обучения. Электромонтеркабельщик : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Н. Бредихин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №52 Защитное заземление и зануление. Устройства защитного отключения (УЗО). УЗО . Классификация и общие сведения.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №53 Средства пожаротушения на подстанции.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №54 Монтаж шинопроводов.	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
Практическая работа №55 Правила применения открытогоогня. Очки при ремонтных работах на подстанции	2	Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. — Москва : Издательство Юрайт, 2022
ИТОГО:	110

В рамках программы обучающимися осваиваются ОК И ПК:

Код	Наименование общих компетенций
ОК 01	Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности, применительно к различным контекстам
ОК 02	Осуществлять поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности
ОК 03	Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие.
ОК 04	Работать в коллективе и команде, эффективно взаимодействовать с коллегами, руководством, клиентами.
ОК 05	Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке с учетом особенностей социального и культурного контекста.
ОК 06	Проявлять гражданско-патриотическую позицию, демонстрировать осознанное поведение на основе традиционных общечеловеческих ценностей.
ОК 07	Содействовать сохранению окружающей среды, ресурсосбережению, эффективно действовать в чрезвычайных ситуациях.
ОК 08	Использовать средства физической культуры для сохранения и укрепления здоровья в процессе профессиональной деятельности и поддержания необходимого уровня физической подготовленности.
ОК 09	Использовать информационные технологии в профессиональной деятельности
ОК 10	Пользоваться профессиональной документацией на государственном и иностранных языках.

1.1.2. Перечень профессиональных компетенций

Код Наименование видов деятельности и профессиональных компетенций

ВД 03. Организация и выполнение работ по монтажу, наладке и эксплуатации электрических сетей

ПК 3.1. Организовывать и производить монтаж воздушных и кабельных линий с соблюдением технологической

последовательности;

ПК 3.2. Организовывать и производить наладку и испытания устройств воздушных и кабельных линий;

ПК 3.3. Организовывать и производить эксплуатацию электрических сетей;

ПК 3.4. Участвовать в проектировании электрических сетей

1.1.3 Перечень личностных результатов:

ЛР 10	Заботящийся о защите окружающей среды, собственной и чужой безопасности, в том числе цифровой
ЛР13	Способный при взаимодействии с другими людьми достигать поставленных целей, стремящийся к формированию в строительной отрасли и системе жилищно-коммунального хозяйства личностного роста как профессионала
ЛР14	Способный ставить перед собой цели под для решения возникающих профессиональных задач, подбирать способы решения и средства развития, в том числе с использованием информационных технологий;
ЛР15	Содействующий формированию положительного образа и поддержанию престижа своей профессии
ЛР 16	Способный искать и находить необходимую информацию используя разнообразные технологии ее поиска, для решения возникающих в процессе производственной деятельности проблем при строительстве и эксплуатации объектов капитального строительства;
ЛР 17	Способный выдвигать альтернативные варианты действий с целью выработки новых оптимальных алгоритмов; позиционирующий себя в сети как результативный и привлекательный участник

Критерии оценки результата

Оценки	Критерии оценок
«5»	- обучающийся подбирает необходимые для выполнения предлагаемых работ источники знаний (литература, материалы, инструменты), показывает необходимые для проведения практической работы теоретические знании. Правильно оформлена практическая часть работа, соблюдена технологическая последовательность выполнения данного вида работ. Работа оформлена аккуратно.
«4»	- практическая работа выполняется обучающимся в полном объёме и самостоятельно. Обучающийся использует указанные преподавателем источники информации. Могут быть неточности и небрежность в оформлении работы. Работа показывает знания обучающимися основного теоретического материала, но имеются незначительные ошибки при оформлении практической части роботы.
«3»	- обучающийся выполняет и оформляет практическую работу полностью с помощью преподавателя или хорошо подготовленных и уже выполнивших на «отлично» данную работу других обучающихся.
«2»	- практическая работа не выполнена полностью за отведенное время по неуважительной причине.

Содержание

№ п/п	Темы практических работ	Стр.
1	Практическая работа №1 Синхронный двигатель. Принцип запуска и работы. Ремонт двигателя постоянного тока.	14
2	Практическая работа №2 Ремонт двигателя постоянного тока.	22
3	Практическая работа №3 Асинхронный ЭД. Принцип запуска и работы	31
4	Практическая работа №4 Ремонт асинхронного двигателя.	38
5	Практическая работа №5 Расчет ВАХ. Решение задач по расчету ВАХ.	40
6	Практическая работа №6 Расчет нагрузки на ЭД переменного тока.	45
7	Практическая работа №7 Подключение ЛЭП к электричеству. Подключение ЛЭП к электростанциям.	48
8	Практическая работа №8 Расчет мощности на воздушных ЛЭП.	55
9	Практическая работа №9 Расчет мощности на воздушных ЛЭП.	56
10	Практическая работа №10 Соединение проводов. Общие понятия.	58
11	Практическая работа №11 Подготовка трассы для прокладки кабеля.	65
12	Практическая работа №12 Прокладка кабеля в грунт.	72
13	Практическая работа №13 Виды проводов. Открытая и закрытая установка. Недостатки и преимущества.	83
14	Практическая работа №14 Кабели и провода. Опоры ЛЭП.	90
15	Практическая работа №15 Решение задач на расчет ВАХ.	98
16	Практическая работа №16 Решение задач на расчет ВАХ.	104
17	Практическая работа №17 Устройство и принцип действия машин постоянного тока.	111
18	Практическая работа №18 Достоинства и недостатки и области их применения	122
19	Практическая работа №19 Магнитное поле машин постоянного тока.	126
20	Практическая работа №20 Коммутация в машинах постоянного тока.	137
21	Практическая работа №21 Генераторы постоянного тока. Двигатели постоянного тока.	145
22	Практическая работа №22 Генераторы постоянного тока. Двигатели постоянного тока.	147
23	Практическая работа №23 Потери и КПД машин постоянного тока.	152

24	Практическая работа №24 Специальные типы машин постоянного тока.	154
25	Практическая работа №25 Реакция якоря МПТ. Искажение кривой распределения магнитной индукции при нагрузке.	172
26	Практическая работа №26 Уменьшение магнитного потока и ЭДС из-за поглощения отдельных участков магнитной цепи.	174
27	Практическая работа №27 Основные электромагнитные соотношения в МПТ. ЭДС обмотки якоря, электромагнитный момент.	180
28	Практическая работа №28 Якорные обмотки МПТ. Устройство, принцип образования.	185
29	Практическая работа №29 Двигатели постоянного тока и их характеристики.	193
30	Практическая работа №30 Металлы и сплавы. Коррозия металлов.	197
31	Практическая работа №31 Закрытые распределительные устройства. Преимущества и недостатки.	203
32	Практическая работа №32 Изоляционные материалы и их характеристики.	208
33	Практическая работа №33 Силовые трансформаторы автотрансформаторы. Их устройства.	219
34	Практическая работа №34 Силовые трансформаторы автотрансформаторы. Их устройства.	226
35	Практическая работа №35 Последовательное и параллельное соединение проводников. Сплошная ЭЦ. Группы соединений.	232
36	Практическая работа №36 Основные и дополнительные средства индивидуальной защиты в установках до 1000 В.	237
37	Практическая работа №37 Вакуумные выключатели, принцип их работы и устройство. Возможные неисправности.	240
38	Практическая работа №38 Основные и дополнительные средства индивидуальной защиты в установках выше 1000 В	248
39	Практическая работа №39 Повреждения разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, выключателей нагрузки	249
40	Практическая работа №40 Соединение и оконцевание проводов и кабелей. Электрический контакт, его сопротивление. Прокладка проводов в пластиковых трубах. Прокладка проводов в стальных трубах.	260
41	Практическая работа №41 Провода, их типы и марки. Способы прокладки проводов в помещении.	266
42	Практическая работа №42 Открытая электропроводка. Скрытая электропроводка.	286
43	Практическая работа №43 Виды ремонтов оборудований. Организация ремонта. Внеплановый ремонт	312
44	Практическая работа №44 Струнные проводки. Принцип монтажа.	322
45	Практическая работа №45 Достоинства и недостатки электропроводов	336
46	Практическая работа №46 Механизация электромонтажных работ. Механизация, инструменты и приспособления.	348
47	Практическая работа №47 Особенности монтажа электропроводов в помещениях с взрывоопасной средой.	360
48	Практическая работа №48 Неисправности и повреждения силовых трансформаторов.	365
49	Практическая работа №49 Работы, выполняемые на помещениях по распоряжению и в порядке текущей эксплуатации.	370
50	Практическая работа №50 Назначения принцип действия и эксплуатации электромагнитных блокировок.	374
51	Практическая работа №51 Струнные проводки. Принцип монтажа. Тросовые проводки. Принцип монтажа.	378
52	Практическая работа №52 Защитное заземление и зануление. Устройства защитного отключения (УЗО). УЗО . Классификация и общие сведения.	382
53	Практическая работа №53 Средства пожаротушения на подстанции.	389
54	Практическая работа №54 Монтаж шинопроводов.	394
55	Практическая работа №55 Правила применения открытого огня. Очки при ремонтных работах на подстанции	410

Практическая работа № 1

Синхронный двигатель. Принцип запуска и работы.

Цель работы: Изучить устройство синхронного двигателя.

Разработать схему пуска синхронного двигателя. Ознакомиться с особенностями ДПТ.

Оборудование: лист формат А-4, чертежные принадлежности

Конструктивно синхронный электродвигатель состоит из неподвижного элемента, подвижной части, обмоток различного назначения, может комплектоваться коллекторным узлом. Далее рассмотрим каждую составляющую синхронного агрегата более детально на рабочем примере (рисунок 1).

Рис. 1. Устройство синхронного электродвигателя

Статор или якорь – выполняется из электротехнической стали монолитным или наборным из шихтованного железа. Предназначен для размещения рабочей обмотки, проводит силовые линии электромагнитного поля, формируемого протекающими токами.

Обмотка на статоре – изготавливается из медных проводников, в зависимости от типа статора синхронного электродвигателя может выполняться различными методами, способами намотки и расположения проводников. Применяется для подачи напряжения питания и формирования рабочего магнитного потока.

Ротор с обмоткой возбуждения – предназначен для взаимодействия с магнитным полем статора. В результате подачи напряжения на обмотку возбуждения в роторе электродвигателя создается собственное магнитное поле, задающее состояние вращающегося элемента.

Вал – используется для передачи вращательного усилия от электродвигателя к подключаемой к нему нагрузке. В большинстве случаев это основание, на котором крепиться шихтовка или полюса ротора, подшипники, кольца, пластины и другие вспомогательные элементы.

Контактные кольца – применяются для подачи питания на обмотки ротора, но устанавливаются не во всех моделях синхронных агрегатов. Питание производиться через специальный преобразователь переменного напряжения в постоянное.

Корпус – предназначен для защиты от воздействия внешних факторов, обеспечивает синхронному двигателю достаточную прочность и герметичность, в зависимости от условий его эксплуатации.

Принцип работы

В основе работы синхронного электродвигателя лежит взаимодействие магнитного потока, генерируемого рабочими обмотками с постоянным магнитным потоком. Наиболее распространенной моделью синхронной электрической машины является вариант с рабочей обмоткой на статоре и обмоткой возбуждения на роторе.

Рис. 2. Принцип действия синхронного электродвигателя

Как видите на рисунке 2 выше, в обмотку статора подается трехфазное напряжение из сети, которое формирует переменное магнитное поле. На обмотки ротора электродвигателя подано постоянное напряжение, которое индуцирует такой же постоянный магнитный поток у полюсов. Для наглядности рассмотрим процесс на упрощенной модели синхронного агрегата (рисунок 3).

Рис. 3. Принцип формирования потоков в синхронной электрической машине

При подаче питания на фазные витки статора электродвигателя первый пик амплитуды тока и ЭДС взаимоиндукции приходиться на фазу A, затем B и фазу C.

На графике показана периодичность чередования кривых в зависимости от времени:

в точке 1 максимальная ЭДС EA формирует максимальный поток, а

электродвижущие силы фаз EB и EC равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу.

в точке 2 пика достигает ЭДС EB, а электродвижущие силы фаз EA и EC

становятся равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу, в результате чего магнитное поле совершает вращательное движение.

в точке 3 максимум приходиться на ЭДС EC, а электродвижущие силы фаз EB и EA вместе дополняют результирующую силу и снова смещают вектор поля по часовой стрелке.

Оборот поля статора происходит в течении периода, а за счет того, что ротор обладает собственным электромагнитным усилием постоянным во времени, то он синхронно следует за движением переменного магнитного поля, вращаясь вокруг заданной оси. В результате такого вращения происходит синхронное движение ротора вслед за сменой амплитуды ЭДС в витках рабочих обмоток, за счет этого явления электродвигатель и получил название синхронного. Наличие отдельного питания отразилось и на схематическом обозначении таких электрических машин (рисунок 4) в соответствии с ГОСТ 2.722-68.

Рис. 4. Схематическое обозначение синхронного электродвигателя

Отличие от асинхронного двигателя

Основным отличием синхронного электродвигателя от асинхронного заключается в принципе преобразования электрической энергии в механическое вращение. У синхронного электродвигателя процесс вращения ротора идентичен вращению рабочего электромагнитного поля, вырабатываемого трехфазной сетью. А вот у асинхронного рабочее поле самостоятельно наводит ЭДС в роторе, которая уже затем вырабатывает собственный поток взаимоиндукции и приводит вал во вращение. В результате чего асинхронные электрические машины получают разность во вращении рабочего поля и нагрузки на валу, что выражается физической величиной – скольжением.

В работе классические модели асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором:

плохо переносят перегрузки;

имеют сложности пуска со значительным усилием;

меняют скорость вращения, в зависимости от нагруженности рабочего

органа.

В некоторой степени эти недостатки преодолевает асинхронный двигатель с фазным ротором, но в полной мере избавиться от недостатков получается лишь синхронному агрегату.

Рис. 5. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Разновидности

В современной промышленности и бытовых приборах синхронные электродвигатели используются для решения самых разнообразных задач. Как результат, существенно разнятся и их конструктивные особенности. На практике выделяют несколько критериев, по которым разделяются виды синхронных агрегатов. В соответствии с ГОСТ 16264.2-85 могут подразделяться по таким техническим характеристикам: питающему напряжению; частоте рабочего напряжения; количеству оборотов.

В зависимости от способа получения поля ротора выделяют такие типы синхронных электродвигателей:

С обмоткой возбуждения на роторе – синхронизирующее усилие создается за счет подачи питания от преобразователя.

С магнитным ротором – на валу устанавливается постоянный магнит, выполняющий те же функции, что и обмотка возбуждении, но без необходимости подпитки (см. рисунок 6).

Рис. 6. Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами

С реактивным ротором — конструкция выполнена таким образом, что в его сердечнике происходит преломление магнитных линий, приводящее всю конструкцию в движение (см. рисунок 7). Под воздействием силового поля поперечные и продольные составляющие в роторе не равны за счет чего пластины поворачиваются вслед за полем.

Рис. 7. Пример реактивного ротора

В зависимости от наличия полюсов все синхронные электродвигатели можно подразделить на:

явнополюсные – в конструкции четко видны обособленные полюса с

обмотками, применяются для малых скоростей; неявнополюсные – полюс не выделяется, такие модели устанавливают для

высоких скоростей;

В зависимости от расположения рабочих обмоток различают прямые (на статоре) и обращенные (рабочие обмотки на роторе).

Режимы работы

Большинство электрических машин обладают обратимой функцией, не составляют исключения и синхронные агрегаты. Их также можно использовать в качестве электрического привода или в качестве генератора, вырабатывающего электроэнергию. Оба режима отличаются способом воздействия на электрическую машину – подачу напряжения на рабочие обмотки или приведение в движение ротора за счет механического усилия.

Генераторный режим

Для производства электроэнергии в сеть используются именно синхронные генераторы. В большинстве случаев для этой цели используются электрические машины с фазными обмотками на статоре, что существенно упрощает процесс съема мощности и дальнейшей передачи ее в сеть. Физически генерация происходит при воздействии электромагнитного поля обмотки возбуждения синхронного генератора с обмотками статора. Силовые линии поочередно пересекают фазные витки и наводят в них ЭДС взаимоиндукции, в результате чего на клеммных выводах возникает напряжение.

Частота получаемого напряжения напрямую зависит от скорости вращения вала и вычисляется по формуле:

f = (n*p)/60 ,

где n – скорость вращения вала, измеряемая в оборотах за минуту, p –

количество пар полюсов.

Синхронный компенсатор

В виду физических особенностей синхронного электродвигателя при холостом ходе аппарата он потребляет из сети реактивную мощность, что позволяет существенно улучшить cosφ системы, практически приближая его к 1.На практике режим синхронного компенсатора используется как для улучшения коэффициента мощности, так и для стабилизации параметров напряжения сети.

Двигательный режим

В синхронной машине двигательный режим осуществляется при подаче рабочего трехфазного напряжения на обмотки якоря. После чего электромагнитное поле якоря начинает толкать магнитное поле ротора, и вал приходит во вращение. Однако на практике двигательный режим осуществляется не так просто, так как мощные агрегаты не могут самостоятельно набрать необходимый ресурс скорости. Поэтому во время запуска используют специальные методы и схемы подключения.

Способы пуска и схемы подключения

Для запуска синхронного электродвигателя требуется дополнительное поле, независимое от воздействия сети. В то же время, на стартовом этапе запуск представляет собой асинхронный процесс, пока агрегат не достигнет синхронной скорости.

Рис. 8. Схема пуска синхронного двигателя

При подаче напряжения на якорь возникает ток в его обмотках и генерация ЭДС в железе ротора, который обеспечивает асинхронное движение до того момента, пока не начнется питание обмоток возбуждения.

Еще одним распространенным вариантом пуска является использование дополнительных генераторов, которые могут располагаться на валу или устанавливаться отдельно. Такой метод обеспечивает дополнительное стартовое усилие за счет стороннего крутящего момента.

Рис. 9. Генераторный способ пуска синхронного двигателя

Как видите на рисунке 9, начальное вращение мотора М осуществляется за счет генератора G, который призван вывести устройство на подсинхронную скорость. Затем генератор выводится из рабочей цепи путем размыкания контактов КМ или автоматически при установке рабочих характеристик. Дальнейшее поддержание синхронного режима происходит за счет подачи постоянного напряжения в обмотку возбуждения.

Помимо этого на практике используется схема пуска с полупроводниковыми преобразователями. На рисунке 10 приведен способ тиристорного преобразователя и с установкой вращающихся выпрямителей.

Рис. 10. Тиристорная схема пуска синхронного двигателя

В первом случае запуск синхронного электродвигателя характеризуется нулевым напряжением от преобразователя UD. За счет ЭДС скольжения через стабилитроны VD осуществляется открытие тиристоров VS. В цепь обмотки возбуждения вводится резистор R, предназначенный для предотвращения пробоя изоляции. По мере разгона электродвигателя ЭДС скольжения пропорционально снизится и произойдет запирание стабилитронов VD, цепочка заблокируется, и обмотка возбуждения получит питание постоянным напряжением через UD.

Применение

Область применения синхронных электрических машин охватывает производство электрической энергии на электростанциях. По видам генераторы подразделяются на турбинные, дизельные и гидравлические, в зависимости от способа приведения их во вращение.

Также их используют в качестве электродвигателей, которые могут переносить существенные перегрузки в процессе эксплуатации. Такие двигатели устанавливаются на вентиляторах, компрессорах, силовых агрегатах и прочем оборудовании. Отдельная категория электродвигателей применяется в точном оборудовании, где важна синхронизация операций и процессов.

Преимущества и недостатки

К преимуществам такого электродвигателя следует отнести:

высокий cosφ, приближающийся по величине к 1, что в значительной мере

превосходит асинхронные электродвигатели; более высокая механическая прочность за счет особенностей конструкции

электродвигателя; зависимость момента вращения от напряжения линейная, а не

квадратичная, поэтому колебания электродвигателя пропорционально снижаются; на валу электродвигателя присутствует постоянная скорость, не зависящая

от прикладываемой нагрузки; может применяться для уменьшения реактивной составляющей в сети.

Среди недостатков синхронных электродвигателей выделяют:

сложную конструкцию; более сложный пуск; необходимость использования вспомогательных устройств и блоков; такие электродвигатели сложнее регулировать по числу оборотов; ремонт и обслуживание также обойдется дороже, чем асинхронные

электродвигатели.

Контрольные вопросы :

1. Что представляют собой синхронные машины?

2. Каковы назначение и область применения синхронных машин?

3. Как возбуждается основное магнитное поле в синхронной машине?

4. Как устроена обмотка ротора в синхронной машине?

5. Как устроена синхронная машина?

6. Какие типы синхронных машин вы знаете?

7. Как частота генерируемой в якоре эдс связана с частотой вращения ротора синхронного генератора?

8. От чего зависит величина эдс, индуктируемой в обмотке якоря синхронного генератора?

9. Что представляет собой характеристика холостого хода синхронного генератора? Почему она имеет нелинейную форму?

10. Как создается результирующий магнитный поток в синхронном генераторе?

11. Что представляет собой реакция якоря в синхронном генераторе?

12. Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной нагрузке генератора?

13. Назовите основные характеристики синхронного генератора.

14. Как влияет характер нагрузки генератора на его характеристики?

15. Перечислите условия работы синхронного генератора параллельно с сетью. 16. Как включить синхронный генератор на параллельную работу с сетью способом точной синхронизации?

17. Что такое u-образные характеристики синхронного генератора?

18. Что представляет собой угловая характеристика синхронного генератора? 19. Каковы конструктивные отличия между синхронными двигателями и генераторами?

20. Какие достоинства и недостатки имеют синхронные двигателя по сравнению с асинхронными?

21. Как перевести синхронную машину, подключенную к сети, в двигательный режим работы?

22. Что называют моментом выхода синхронного двигателя из синхронизма?

23. Объясните процесс пуска синхронного двигателя.

24. Как повысить момент входа в синхронизм синхронного двигателя?

25. Как подключить синхронный компенсатор для повышения коэффициента мощности в сети?

Практическая работа № 2

Ремонт двигателя постоянного тока.

Цель работы: Провести ремонт двигателя постоянного тока, изучить особенности ТО, ТР, КР ДПТ.

Оборудование: Коллекторный двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, рабочие инструменты, источник питания, приборы для проверки параметров двигателя.

«Коллекторным называется электродвигатель, у которого датчиком положения вала и переключателем обмоток является одно и то же устройство – коллектор.

Такие двигатели могут работать либо только на постоянном токе, либо и на постоянном, и на переменном.»

Коллекторный электродвигатель, как и любой другой, состоит из ротора и статора. В этом случае ротор – является якорем. Напомним, что якорем называется та часть электрической машины, которая потребляет основной ток, и в которой индуцируется электродвижущая сила.

Для чего нужен и как устроен коллектор? Коллектор расположен на валу (роторе), и представляет собой набор продольно расположенных пластин, изолированных от вала и друг от друга. Их называют ламелями. К ламелям подключаются отводы секций обмоток якоря (устройство якорной обмотки КДПТ вы видите на группе рисунков ниже), а точнее к каждой из них подключен конец предыдущей и начало следующей секции обмотки.

Ток к обмоткам подаётся через щетки. Щётки образуют скользящий контакт и во время вращения вала соприкасаются то с одной, то с другой ламелью. Таким образом происходит переключение обмоток якоря, для этого и нужен коллектор.

Щеточный узел состоит из кронштейна с щеткодержателями, непосредственно в них и устанавливаются графитовые или металлографитовые щетки. Для обеспечения хорошего контакта щетки прижимаются к коллектору пружинами.

На статоре устанавливаются постоянные магниты или электромагниты (обмотка возбуждения), которые создают магнитное поле статора. В литературе по электрическим машинам вместо слова «статор» чаще используют термины

«магнитная система» или «индуктор». На рисунке ниже изображена конструкция ДПТ в разных проекциях. Теперь же давайте разберемся как работает коллекторный двигатель постоянного тока!

Реклама | RTB.Sape

Проверка коллекторного электродвигателя мультиметром

Допустим, визуальный осмотр не дал результатов – на первый взгляд все узлы целы, обрывы не обнаружены, запах горелого отсутствует. В этом случае проведите проверку прибора и его элементов с помощью специального прибора – мультиметра. Процесс состоит из нескольких этапов:

• Установите на приборе режим измерения сопротивления до 200 Ом.

• Прозвоните попарные выводы обмоток статора на ламели. Значения сопротивления должны быть одинаковыми.

• Проверьте корпус якоря и ламели. В идеале значение сопротивления стремится к бесконечности.

• Прозвоните выводы обмоток. Если сопротивление отсутствует в одном или нескольких контурах, двигатель неисправен.

• Проверьте цепь между корпусом статора и выводами обмотки. При наличии пробоя на корпусе эксплуатация агрегата невозможна.

• Прозвоните ротор, расположив щупы тестера на коллекторе на максимальном удалении друг от друга. Когда мультиметр покажет значение, слегка проверните ротор до момента соединения щупов со следующей обмоткой. Таким образом проверьте все обмотки. Если значение сопротивления в каждом контуре одинаково или отличается очень незначительно, узел исправен.

Не стоит сразу нести в починку или выбрасывать «забарахливший» прибор, как это предпочитают делать многие. Вы сэкономите средства, если будете знать, как восстановить коллектор электродвигателя самостоятельно. Процесс не слишком сложен и занимает не так уж много времени, а механизм сможет прослужить еще долго.

Принцип действия

Когда ток протекает через обмотку якоря, возникает магнитное поле, направление которого можно определить с помощью правила буравчика. Постоянное магнитное поле статора взаимодействует с полем якоря, и он начинает вращаться благодаря тому, что одноименные полюса отталкиваются, притягиваясь к разноимённым. Что отлично иллюстрирует рисунок ниже.

При переходе щеток на другие ламели ток начинает протекать в обратную сторону (если рассматривать приведенный выше пример), магнитные полюса меняются местами и процесс повторяется.

В современных коллекторных машинах не используется двухполюсная конструкция из-за неравномерности вращения, в момент переключения направления тока силы, действующие на якорь, будут минимальны. А если включить двигатель, вал которого остановился в этом «переходном» положении — он может и не начать вращаться совсем. Поэтому на коллекторе современного двигателя постоянного тока расположено значительно больше полюсов и секций обмоток, уложенных в пазах шихтованного сердечника, таким образом достигаются оптимальные плавность движения и момент на валу.

Виды КДПТ и схемы соединения обмоток

По способу возбуждения коллекторные двигатели постоянного тока различают двух типов:

1. С постоянными магнитами (маломощные двигатели мощностью десятки и сотни Ватт).

2. С электромагнитами (мощные машины, например, на грузоподъёмных механизмах и станках).

Различают такие типы КДПТ по способу соединения обмоток:

• Последовательного возбуждения (в старой отечественной литературе и от старых электриков можно услышать название «Сериесные», от англ. Serial). Здесь обмотка возбуждения подключена последовательно с обмоткой якоря. Высокий пусковой момент – преимущество такой схемы, а её недостаток – падение частоты вращения с увеличением нагрузки на валу (мягкая механическая характеристика), и то что двигатель идёт вразнос

(неконтролируемый рост оборотов с последующим повреждением опорных подшипников и якоря) если работают на холостом ходу или с нагрузкой на валу в меньше 20-30% от номинальной.

• Параллельного (также называют «шунтовые»). Соответственно обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря. На низких оборотах на валу высокий момент и стабилен в относительно широком диапазоне оборотов, а с увеличением оборотов он уменьшается. Преимущество — стабильные обороты в широком диапазоне нагрузки на валу (ограничивается его мощностью), а недостаток – при обрыве в цепи возбуждения может пойти вразнос.

• Назависимого. Обмотки возбуждения и якоря питаются от разных источников. Такое решение позволяет точнее регулировать обороты вала. Особенности работы похожи на ДПТ с параллельным возбуждением.

• Смешанного. Часть обмотки возбуждения подключена параллельно, а часть последовательно с якорем. Совмещают достоинства последовательного и параллельного типов.

Практика показывает, что если решено заменить якорь болгарки, то менять его лучше всего вместе с опорными подшипниками и крыльчаткой охлаждения двигателя.

Для замены потребуются:

1. Новый якорь УШМ. Должен соответствовать вашей модели. Взаимозамена с другими моделями — недопустима.

2. Отвёртки, гаечные ключи.

3. Мягкая щётка и ветошь для протирки механизма.

Замена якоря начинается с разборки болгарки.

Внимание

Ремонт коллектора электродвигателя Капитальный ремонт с разборкой коллекторов производят в случаях: замыкания между смежными коллекторными пластинами; замыкания между коллекторными пластинами и втулками; замены поврежденных коллекторных пластин; полной замены изношенных пластин.

В первых трех случаях иногда удается устранить неисправность, не снимая коллектор с вала и не отпаивая все коллекторные пластины от обмотки якоря. Для сохранения в процессе ремонта правильной цилиндрической формы коллектора его стягивают по наружной поверхности хомутом, затем отворачивают гайку, сдвигают нажимной конус и осматривают внутреннюю поверхность коллектора.

Замыкание между пластинами чаще всего происходит вследствие попадания металлической стружки или капли припоя внутрь коллектора. Замыкание между пластинами и втулкой обычно происходит в углах миканитовой манжеты.

При ремонте в выточку «ласточкин хвост» вкладывают сегменты, вырезанные из формовочного миканита и выгнутые в горячем состоянии. Если перечисленные неисправности имеются на стороне коллектора, обращенной к якорю, то приходится отпаивать все соединения обмотки с коллекторными пластинами и снимать коллектор с вала с помощью винтового съемника. Для замены поврежденной коллекторной пластины ее отпаивают от обмотки, в стягивающем хомуте делают прорезь и устанавливают ее над поврежденной пластиной.

Повышенное биение коллектора на валу якоря может быть вызвано следующими причинами:

большим люфтом подшипника или разбитым посадочным местом подшипника; износом резиновой амортизационной втулки заднего подшипника; плохой балансировкой самого якоря. В этом случае даже при исправных подшипниках и амортизационной втулке при включении машины ощущается повышенная вибрация и замечается повышенный шум от вращения якоря. Подобный дефект устраняется балансировкой якоря на специальном балансировочном станке;

неравномерным износом коллектора или недостаточно точным изготовлением коллектора.

Обнаружить повышенное биение коллектора можно с помощью микрометра, имеющего подпружиненную измерительную штангу. Измеренное таким образом биение коллектора не должно превышать 5 мкм. В противном случае поверхность коллектора нужно обработать в токарном приспособлении, в специальных призмах или другом приспособлении, дающем необходимую точность установки.

Коллекторы якорей высокооборотных электродвигателей должны тщательно проверяться на величину биения.

Плохой прижим щеток к коллектору возможен при износе щеток, ослаблении упругости пружины в щеткодержателе, а также при люфте или заедании щетки в щеткодержателе.

Несоответствие между типом коллектора и материалом используемых щеток. Имеется четыре группы разновидностей щеток [2], различающихся типом материала и предназначенных для соответствующих видов коллекторов.

Возможно, этому поспособствовала трещина в корпусе, которую можно заметить только при нагрузке.

Схема подключения и реверс

Схема соединения обмоток статора и ротора определяется при изготовлении, и, в зависимости от того, где применяется конкретный двигатель, нужно выбирать соответствующее решение. В определенных режимах работы (тормозной режим, например) схемы включения обмоток могут изменяться или вводиться дополнительные элементы.

Включают маломощные коллекторные двигатели постоянного тока с помощью:

полупроводниковых ключей (транзисторов), тумблеров или кнопок, специализированных микросхем-драйверов или с помощью маломощных реле. Крупные мощные машины подключаются к сети постоянного тока через двухполюсные контакторы.

Ниже вы видите реверсивную схему подключения двигателя постоянного тока к сети 220В. На практике, на производстве схема будет аналогичной, но диодного моста в ней не будет, поскольку все линии для подключения таких двигателей прокладываются от тяговых подстанций, где переменный ток выпрямляется.

Реверс осуществляется путем смены полярности на обмотке возбуждения или на якоре. Изменить полярность и там, и там нельзя, поскольку направление вращения вала не изменится, как это происходит с универсальными коллекторными двигателями при работе на переменном токе.

Для плавного пуска двигателя в цепь питания обмотки якоря или обмотки якоря и обмотки возбуждения (в зависимости от схемы их соединения) вводят регулировочное устройство, например, реостат, таким же образом регулируют и частоту вращения вала, но вместо реостата чаще используют набор постоянных резисторов, подключаемых с помощью набора контакторов.

Первый этап — демонтаж Мы приводим алгоритм действий для асинхронных машин, он следующий:

Отключаем привод от сети (380 или 220 В).

Демонтируем электромотор с конструкции, где он был установлен.

Снимаем задний защитный кожух охлаждающего вентилятора.

Демонтируем крыльчатку.

Откручиваем крепление торцевых крышек, после чего снимаем их. Начинать желательно с фронтальной части, после ее демонтажа ротор легко «выйдет» с тыловой крышки.

Вытаскиваем ротор.

Данный процесс можно существенно облегчить, если использовать специальное устройство – съемник. С его помощью легко освободить вал двигателя от шкива или шестерни, в также снять торцевые крышки.

Этап второй — снятие обмотки Очередность действий следующая:

При помощи ножа снимаем бандажный крепеж и изоляционное покрытие с мест соединений проводов. В некоторых инструкциях рекомендуется зафиксировать схему соединений, например, сделав фотоснимок. Делать это особого смысла нет, поскольку это справочная информация и узнать ее по марке двигателя не составляет проблемы.

Используя зубило, сбиваем верхушки проводов с каждого торца статора.

Освобождаем пазы, используя пробойник соответствующего диаметра.

Очищаем статор от грязи, копоти, лака пропитки.

Сфера применения

Коллекторные двигатели постоянного тока применяются повсеместно как в быту, так и в промышленных устройствах и механизмах, давайте кратко рассмотрим их область применения:

В автомобилях используют 12В и 24В коллекторные ДПТ для привода щеток стеклоочистителей (дворников), в стеклоподъёмниках, для запуска двигателя (стартер — это коллекторный двигатель постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения) и приводах другого назначения.

В грузоподъёмных механизмах (краны, лифты и пр.) используются КДПТ, которые работают от сети постоянного тока с напряжением 220В или любым другим доступным напряжением.

В детских игрушках и радиоуправляемых моделях малой мощности используются КДПТ с трёхполюсным ротором и постоянными магнитами на статоре.

В ручном аккумуляторном электроинструменте — разнообразные дрели, болгарки, электроотвертки и т.д.

Контрольные вопросы

1. Как подразделяются ДПТ по способу включения ОВ ?

2. Как осуществить изменение направления вращения ДПТ ?

3. Как осуществляется регулирование угловой частоты вращения якоря у ДПТ ?

4. Каково назначение пускового и регулировочного реостатов ?

5. Из каких условий выбирается величина пускового сопротивления при пуске ДПТ ?

6. Какие режимы работы существуют у ДПТ ?

7. Сравните механические характеристики ДПТ с параллельной, последовательной и со смешанной ОВ в двигательном режиме работы 8. В чем отличие естественной и искусственных механических характеристик ДПТ ?

9. Как изменятся механические характеристики ДПТ при введении добавочного сопротивления в цепь обмотки якоря ?

10. Как изменятся механические характеристики ДПТ при введении дополнительного сопротивления в цепь обмотки возбуждения ?

Типовые технологические карты предназначены для использования при разработке проектов производства работ (ППР), проектов организации строительства (ПОС), другой организационно-технологической документации, а также с целью ознакомления рабочих и инженерно-технических работников с правилами производства работ.

Практическая работа № 3 Асинхронный электродвигатель: устройство, принцип работы. Цель работы : Ознакомится с устройством асинхронного двигателя, установкой для пуска двигателя и различных режимов работы.

Оборудование : Двигатель асинхронный с короткозамунутым ротором, оборудование для пуска двигателя, приборы и инструменты..

Устройство

Конструктивно простейшая асинхронная машина представляет собой рамку, вращающуюся в переменном магнитном поле. Однако на практике данная модель носит скорее ознакомительный характер и практического применения в промышленности не имеет.

Рис. 1. Устройство асинхронного электродвигателя

Весь двигатель располагается в корпусе станины 7, ее основная задача состоит в обеспечении достаточной механической прочности, способной выдерживать достаточные усилия. Поэтому чем выше мощность агрегата, тем большей прочностью должна обладать станина и корпус.

Внутрь корпуса устанавливается сердечник статора 3, выступающий в роли магнитного проводника для силовых линий рабочего поля. С целью уменьшения потерь в стали магнитопровод выполняется наборным из шихтованных листов, однако в ряде моделей применяется и монолитный вариант.

В пазы сердечника статора укладывается обмотка 2, предназначенная для пропуска электрического тока и формирования ЭДС. Число обмоток будет зависеть от количества пар полюсов на каждую фазу. Также в части уложенных обмоток электродвигатели подразделяются на:

-трехфазные; -двухфазные; -однофазные.

Внутри статора располагается подвижный элемент – ротор 6. По конструкции ротор может быть короткозамкнутым или фазным, на рисунке приведен первый вариант. В состав ротора входит сердечник 5, также набранный из шихтованной стали и беличья клетка 4. Вся конструкция насажена на металлический вал 1, передающий вращение и механическое усилие.

Принцип работы

Заключается в формировании электромагнитного поля вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Для асинхронного электродвигателя данный процесс начинается сразу после подачи напряжения на обмотки статора, после чего в роторе наводится ЭДС взаимоиндукции, индуцирующей вихревые токи в металлическом каркасе. Наличие вихревых токов обуславливает генерацию собственной ЭДС, которая формирует электромагнитное поле ротора. Наиболее эффективный КПД асинхронной электрической машины получается при работе от трехфазной сети.

Конструктивно обмотки статора имеют смещение в пространстве друг относительно друга на 120°, что показано на рисунке 2 ниже:

Рис. 2. Геометрическое смещение фаз в статоре

Такой прием позволяет отстроить магнитное поле рабочих обмоток в строгом соответствии с напряжением трехфазной сети, которое имеет аналогичную разность кривых электрической величины.

Рис. 3. Принцип формирования магнитного потока асинхронного двигателя На рисунке 3 выше все три фазы изображены в разных цветах для упрощения понимания процесса, также здесь изображена кривая токов, протекающих в фазах асинхронного электродвигателя. Теперь рассмотрим физические процессы в обмотках двигателя для трех позиций показанных на рисунке:

I – в этой позиции максимальный ток протекает в красной обмотке электродвигателя, а значение силы тока в желтой и синей равны. Основной поток силовых линий формируется красной фазой, а два других дополняют его.

II – в данной точке желтая синусоида равна нулю, поэтому никакого потока не создает, а сила тока красной и синей равны. Поток формируется сразу двумя фазами и смещается по часовой стрелке вправо, совершая поворот. III – третья точка характеризуется максимумом токовой нагрузки для синей кривой, а красная и желтая имеет равную амплитуду, но противоположную по направлению. В результате чего максимум магнитных линий южного и северного полюса сместиться еще на 30°.

По данному принципу магнитное поле статора вращается в асинхронной электрической машине в течении периода. За счет магнитного взаимодействия с полем статора асинхронного электродвигателя происходит поступательное движение ротора вокруг своей оси. Можно сказать, что ротор пытается догнать поле статора. Именно за счет разницы во вращении полей данный тип электрической машины получил название асинхронной.

Отличие от синхронного двигателя

Наряду с простыми асинхронными электрическими машинами в промышленности также используются и синхронные агрегаты. Основным отличием синхронного двигателя является наличие вспомогательной обмотки на роторе, предназначенной для создания постоянного магнитного потока, что показано на рисунке 4 ниже.

Рис. 4. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя Эта обмотка создает магнитный поток, не зависящий от наличия электродвижущей силы в обмотках статора электродвигателя. Поэтому при возбуждении синхронного электродвигателя его вал начинает вращаться одновременно с полем статора. В отличии от асинхронного типа, где существует разница в движении, которая физически выражается как скольжение и рассчитывается по формуле:

s = (n1 — n2) / n1

где s – это величина скольжения, измеряемая в процентах, n1 – частота, с которой вращается поле статора, n2 – частота, с которой вращается ротор. Синхронные электродвигатели применяются в тех устройствах, где важно соблюдать высокую точность синхронизации подачи питания и начала движения. Также они обеспечивают сохранение рабочих характеристик в момент пуска.

Виды

На практике существует огромное количество разновидностей асинхронных электродвигателей, отличающихся как сферой применения, так и мощностью согласно ГОСТ 12139-84. В связи с тем, что все вариации перечислить невозможно, мы рассмотрим наиболее значимые критерии, по которым асинхронные аппараты разделяются на виды.

По количеству питающих фаз выделяют: трехфазные – используются в сетях, где есть возможность подключиться сразу ко всем фазам, но в частных случаях могут запускаться и в однофазной сети; двухфазные – применяются во многих бытовых приборах, состоят из двух рабочих обмоток, одна из которых питается напряжением сети, а вторая подключается через фазосдвигающий конденсатор.

однофазные – как и предыдущая модель содержат две обмотки, одна из которых рабочая, а вторая пусковая.

По типу ротора различают: с короткозамкнутым ротором – имеет тяжелый пуск, но и меньшую стоимость; с фазным ротором – на роторе устанавливается вспомогательная обмотка, делающая работу электродвигателя более плавной.

Рисунок 5: асинхронный двигатель с короткозамкнутым и с фазным ротором По способу подачи питания:

статорные – классические модели, в которых рабочие обмотки устанавливают на статор;

роторные – рабочие обмотки помещаются на вращающемся элементе, широкое применение на практике получили асинхронные двигатели Шраге-Рихтера.

Способы пуска и схемы подключения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обладает низкой себестоимостью, большими пусковыми токами и низким усилием на старте. Поэтому для различных целей могут применять различные способы пуска, снижающие бросок тока в обмотках и улучшающие рабочие характеристики:

прямой – напряжение на электродвигатель подается через пускатели или контакторы;

переключение схемы соединения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник; понижение напряжения; плавный пуск; изменение частоты питающего напряжения. Однофазного асинхронного двигателя.

Для асинхронного однофазного электродвигателя могут использоваться три основных способа пуска:

С расщеплением полюсов – используется в электродвигателях особой конструкции, но недостатком методы является постоянная потеря мощности.

С конденсаторным пуском – вводит пусковой конденсатор в момент запуска асинхронного двигателя и убирает его со схемы через несколько секунд после начала работы. Обладает максимальным вращательным моментом.

С резисторным пуском электродвигателя – обеспечивает начальный сдвиг между векторами ЭДС обмоток для скольжения в асинхронной машине.

Трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазные асинхронные агрегаты могут подключаться такими способами:

Напрямую в цепь через пускатель или контактор, что обеспечивает простоту процесса, но формирует максимальные токи. Этот способ не подходит в случае больших механических нагрузок на вал.

Переключением схемы со звезды на треугольник – применяется для снижения токов в обмотках электродвигателя за счет уменьшения питающего напряжения с линейного на фазное.

Путем подключения через преобразователь напряжения, реостаты или автотрансформатор для снижения разности потенциалов. Также используется изменение числа пар полюсов, частоты питающего напряжения и прочие. Помимо этого трехфазные асинхронные двигатели могут использовать прямую и реверсивную схему включения в цепь. Первый вариант применяется только для вращения вала электродвигателя в одном направлении. В реверсивной схеме можно переключать движение рабочего органа в прямом и обратном направлении.

Рис. 9: прямая схема без возможности реверсирования

Рассмотрим нереверсивную схему пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 9). Здесь, через трехполюсный автомат QF1 питание подается на пускатель KM1. При нажатии кнопки SB2 произойдет подача напряжения на обмотки электродвигателя, его остановка осуществляется кнопкой SB1. Тепловое реле KK1 применяется для контроля температуры нагрева, а лампочка HL1 сигнализирует о включенном состоянии контактора.

Рисунок 10: схема прямого включения с реверсом

Реверсивная схема (смотрите рисунок 10) устроена аналогичным образом, но в ней используются два пускателя KM1 и KM2. Прямое включение асинхронного электродвигателя производиться кнопкой SB2, а обратное SB3.

Применение

Область применения асинхронных электродвигателей охватывает достаточно большой сегмент хозяйственной деятельности человека. Поэтому их можно встретить в различных типах станочного оборудования – токарных, шлифовальных, фрезерных, прокатных и т.д. В работе грузоподъемных кранов, талей, тельферов и прочих механизмов.

Их используют для лифтов, горнодобывающей техники, землеройного оборудования, эскалаторов, конвейеров. В быту их можно встретить в вентиляторах, микроволновках, хлебопечках и прочих вспомогательных устройствах. Такая популярность асинхронных электродвигателей обусловлена их весомыми преимуществами.

Преимущества и недостатки

К преимуществам асинхронных электродвигателей, в сравнении с другими типами электрических машин следует отнести:

Относительно меньшая стоимость, в сравнении с другими типами электродвигателей, за счет простоты конструкции;

Высокая степень надежности, благодаря отсутствию вспомогательных элементов редко выходят со строя;

Способны выносить кратковременные перегрузки;

Могут включаться в цепь напрямую без использования дополнительного оборудования;

Низкие затраты на содержание в ходе эксплуатации.

Основными недостатками асинхронного электродвигателя являются относительно большие пусковые токи и слабый пусковой момент, что в определенной степени ограничивает сферу прямого включения. Также асинхронные электродвигатели обладают низким коэффициентом мощности и сильно зависят от параметров питающего напряжения.

Контрольные вопросы

1. Каков принцип действия асинхронного двигателя?

2. Что называется скольжением двигателя и как его определить?

3. Провести аналогию между асинхронным двигателем и трансформатором.

4. От чего зависит вращающий момент асинхронного двигателя?

5. Как устроен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

6. Как устроены двуклеточные двигатели и двигатели с глубоким пазом?

7. Как устроены асинхронные двигатели с фазным ротором?

8. Зачем при пуске асинхронных двигателей с фазным ротором в цепь ротора вводится пусковой реостат?

9. Как устроен однофазный асинхронный двигатель и как он включается в сеть?

10. Как осуществляется реверсирование асинхронных двигателей? 11. Как производится регулирование скорости асинхронных двигателей?

Практическое занятие № 4

Ремонт асинхронного двигателя.

Цель занятия : Провести ремонт асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором .

Оборудование : асинхронный двигатель, модель SDDL-EDL13 тип электродвигателя - АИР63А4, мощность – 0,25 КВт, номинальная частота вращения – 1310 об/мин.), рабочие инструменты, оборудование для диагностики неисправностей, расходные материалы.

Ход работы

Отключить соединительные провода между двигателем и внешними клеммами, пометить фазы. Шаги разборки:

шкив или вал, наружная крышка переднего подшипника, передняя концевая крышка козырек вентилятора, наружная крышка заднего подшипника, задняя концевая крышка– снятие ротора, передний подшипник, внутренняя крышка переднего подшипника, задний подшипник, внутренняя крышка заднего подшипника.

Разборка шкива или вала

Перед разборкой двигателя необходимо поставить метку на шкив или вал; используя специальный съемник, снимите шкив, применяя вдоль оси необходимую силу (при этом не испортите центральное отверстие на оси ротора).

Разберите концевую крышку, снимите ротор

Перед разборкой поставьте метку на соединении кожуха и концевой крышки, чтобы при сборке установить их точно так же.

Разберите крышку подшипника, вывинтив винты, крепящие концевую крышку, вкрутите болты в каждое резьбовое отверстие на концевой крышке и привинтите болты к вкладышу, чтобы снять крышку (если концевая крышка большая, то ее следует подвесить с помощью стропов).

Если резьбовых отверстий на концевой крышке нет, то для ее снятия симметрично выбивайте концевую крышку молотком, но выбивайте очень аккуратно, чтобы не испортить крышку. У небольших двигателей ротор можно снять вручную, это нужно делать так, чтобы не испортить обмотки, на конец обмотки необходимо надеть метку.

Разборка и прочистка подшипника

Перед разборкой подшипника выберите подходящий съемник. Силу можно прикладывать только к внутреннему кольцу, но не к внешнему. Следите за тем, чтобы съемник не повредил центральное отверстие оси ротора (тогда нельзя будет производить смазку). Перед разборкой подшипник должен быть промыт специальным очистителем. Если подшипник поврежден, его нужно заменить..

Сборка асинхронного двигателя Ход работы удалите внутреннюю пыль, убедитесь в исправности всех частей двигателя. Сборка двигателя производится в обратной последовательности, используемой при разборке. При сборке можно использовать способ горячей или холодной посадки. Внимание!

Во избежание дополнительных проблем по центрированию, при сборке основания двигателя необходимо использовать регулировочные шайбы. При разборке и сборке ротора необходимо совмещать ключевые метки. Не допускайте порчи обмоток. Перед разборкой и сборкой двигателя необходимо проверять изоляцию обмоток. Для разборки нельзя использовать обычный молоток – при разборке и сборке ротора нужно использовать медный, алюминиевый или деревянный молоток, при этом молотком постукивайте симметрично.

К внутренней крышке подшипника необходимо крепить толстый медный провод, который перед фиксацией концевой крышки пропускается через сборочное отверстие, так что наружная крыш/ ка подшипника может быть легко собрана. Во время сборки подшипника с горячей посадкой нагрев должен быть не выше 100°C. На рабочем месте обязательно должен быть огнетушитель. Чистящее средство, которое использовалось для очистки двигателя и подшипников, необходимо сливать только в специальный слив. Место для работы с двигателями должно содержаться в чистоте.

Контрольные вопросы :

1. Как устроены асинхронный двигатель и машина постоянного тока?

2. Чем конструктивно отличается короткозамкнутый ротор от ротора с фазной обмоткой?

3. В какой последовательности производят разборку и сборку ремонтируемых электрических машин и какие инструменты и приспособления при этом применяют?

4. Опишите технологические операции подготовки к намотке и намотки статора и ротора ремонтируемого асинхронного двигателя?

5. Как производится пропитка и сушка обмоток ремонтируемых машин?

6. Укажите способы балансировки роторов машин.

7. Опишите способы нагрева подшипников качения для посадки их на вал ротора машины.

8. Какими инструментами и как производят продороживание коллекторов?

9. Перечислите основные особенности ремонта взрывозащищенного электрооборудования.

Практическая работа № 5 Расчет ВАХ, Решение задач по расчету ВАХ.

Цель работы : Выполнить расчет вольт – амперной характеристики асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, на основании расчета провести решение практических задач. Характеристики асинхронных двигателей.

Для правильной эксплуатации асинхронного двигателя необходимо знать его характеристики: механическую и рабочие.

Механическая характеристика.

Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки (вращающегося момента на валу) называется механической характеристикой асинхронного двигателя (рис. 262, а). При номинальной нагрузке частота вращения для различных двигателей обычно составляет 98— 92,5 % частоты вращения n1 (скольжение sном = 2 – 7,5 %). Чем больше нагрузка, т. е. вращающий момент, который должен развивать двигатель, тем меньше частота вращения ротора.

Как показывает кривая на рис. 262, а, частота вращения асинхронного двигателя лишь незначительно снижается при увеличении нагрузки в диапазоне от нуля до наибольшего ее значения. Поэтому говорят, что такой двигатель обладает жесткой механической характеристикой.

Наибольший вращающий момент Mmax двигатель развивает при некотором скольжении skp, составляющем 10—20%. Отношение Mmax/Mном определяет перегрузочную способность двигателя, а отношение Мп/Мном — его пусковые свойства.

Рис. 262. Механические характеристики асинхронного двигателя: а — естественная; б — при включении пускового реостатаРис. 262.

Механические характеристики асинхронного двигателя: а — естественная; б — при включении пускового реостата

Двигатель может устойчиво работать только при обеспечении саморегулирования, т. е. автоматическом установлении равновесия между приложенным к валу моментом нагрузки Мвн и моментом М, развиваемым двигателем. Этому условию соответствует верхняя часть характеристики до достижения Mmax (до точки В).

Если нагрузочный момент Мвн превысит момент Mmax, то двигатель теряет устойчивость и останавливается, при этом по обмоткам машины будет длительно проходить ток в 5—7 раз больше номинального, и они могут сгореть.

При включении в цепь обмоток ротора пускового реостата получаем семейство механических характеристик (рис. 262,б). Характеристика 1 при работе двигателя без пускового реостата называется естественной. Характеристики 2, 3 и 4, получаемые при подключении к обмотке ротора двигателя реостата с сопротивлениями R1п (кривая 2), R2п (кривая 3) и R3п (кривая 4), называют реостатными механическими характеристиками.

При включении пускового реостата механическая характеристика становится более мягкой (более крутопадающей), так как увеличивается активное сопротивление цепи ротора R2 и возрастает sкp. При этом уменьшается пусковой ток. Пусковой момент Мп также зависит от R2. Можно так подобрать сопротивление реостата, чтобы пусковой момент Мп был равен наибольшему Мmax.

В двигателе с повышенным пусковым моментом естественная механическая характеристика приближается по своей форме к характеристике двигателя с включенным пусковым реостатом. Вращающий момент двигателя с двойной беличьей клеткой равен сумме двух моментов, создаваемых рабочей и пусковой клетками.

Поэтому характеристику 1 (рис. 263) можно получить путем суммирования характеристик 2 и 3, создаваемых этими клетками. Пусковой момент Мп такого двигателя значительно больше, чем момент М’п обычного короткозамкнутого двигателя. Механическая характеристика двигателя с глубокими пазами такая же, как и у двигателя с двойной беличьей клеткой.

Рис. 263. Механическая характеристика асинхронного двигателя с повышенным пусковым моментом (с двойной беличьей клеткой)Рис. 263. Механическая характеристика асинхронного двигателя с повышенным пусковым моментом (с двойной беличьей клеткой)

Рабочие характеристики.

Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называются зависимости частоты вращения n (или скольжения s), момента на валу М2, тока статора I1 коэффициента полезного действия η и cosφ1, от полезной мощности Р2 = Рmx при номинальных значениях напряжения U1 и частоты f1 (рис. 264).

Рис. 264. Рабочие характеристики асинхронного двигателяРис. 264.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Они строятся только для зоны практической устойчивой работы двигателя, т. е. от скольжения, равного нулю, до скольжения, превышающего номинальное на 10—20%. Частота вращения n с ростом отдаваемой мощности Р2 изменяется мало, так же как и в механической характеристике; вращающий момент на валу М2 пропорционален мощности Р2, он меньше электромагнитного момента М на значение тормозящего момента Мтр, создаваемого силами трения.

Ток статора I1, возрастает с увеличением отдаваемой мощности, но при Р2 = 0 имеется некоторый ток холостого хода I0. К. п. д. изменяется примерно так же, как и в трансформаторе, сохраняя достаточно большое значение в сравнительно широком диапазоне нагрузки.

Наибольшее значение к. п. д. для асинхронных двигателей средней и большой мощности составляет 0,75—0,95 (машины большой мощности имеют соответственно больший к. п. д.). Коэффициент мощности cosφ1 асинхронных двигателей средней и большой мощности при полной нагрузке равен 0,7—0,9.

Следовательно, они загружают электрические станции и сети значительными реактивными токами (от 70 до 40% номинального тока), что является существенным недостатком этих двигателей.

При нагрузках 25—50 % номинальной, которые часто встречаются при эксплуатации различных механизмов, коэффициент мощности уменьшается до неудовлетворительных с энергетической точки зрения значений (0,5—0,75).

При снятии нагрузки с двигателя коэффициент мощности уменьшается до значений 0,25—0,3, поэтому нельзя допускать работу асинхронных двигателей при холостом ходе и значительных недогрузках.

Работа при пониженном напряжении и обрыве одной из фаз.

Понижение напряжения сети не оказывает существенного влияния на частоту вращения ротора асинхронного двигателя. Однако в этом случае сильно уменьшается наибольший вращающий момент, который может развить асинхронный двигатель (при понижении напряжения на 30% он уменьшается примерно в 2 раза). Поэтому при значительном падении напряжения двигатель может остановиться, а при низком напряжении — не включиться в работу.

На э. п. с. переменного тока при уменьшении напряжения в контактной сети соответственно уменьшается и напряжение в трехфазной сети, от которой питаются асинхронные двигатели, приводящие во вращение вспомогательные машины (вентиляторы, компрессоры, насосы).

Для того чтобы обеспечить нормальную работу асинхронных двигателей при пониженном напряжении (они должны нормально работать при уменьшении напряжения до 0,75Uном), мощность всех двигателей вспомогательных машин на э. п. с. берется примерно в 1,5—1,6 раза большей, чем это необходимо для привода их при номинальном напряжении.

Такой запас по мощности необходим также из-за некоторой несимметрии фазных напряжений, так как на э. п. с. асинхронные двигатели питаются не от трехфазного генератора, а от расщепителя фаз.

При несимметрии напряжений фазные токи двигателя будут неодинаковы и сдвиг между ними по фазе не будет равен 120°. В результате по одной из фаз будет протекать больший ток, вызывающий увеличенный нагрев обмоток данной фазы. Это заставляет ограничивать нагрузку двигателя по сравнению с работой его при симметричном напряжении.

Кроме того, при несимметрии напряжений возникает не круговое, а эллиптическое вращающееся магнитное поле и несколько изменяется форма механической характеристики двигателя. При этом уменьшаются его наибольший и пусковой моменты.

Несимметрию напряжений характеризуют коэффициентом несимметрии, который равен среднему относительному (в процентах) отклонению напряжений в отдельных фазах от среднего (симметричного) напряжения. Систему трехфазных напряжений принято считать практически симметричной, если этот коэффициент меньше 5 %.

При обрыве одной из фаз двигатель продолжает работать, но по неповрежденным фазам будут протекать повышенные токи, вызывающие увеличенный нагрев обмоток; такой режим не должен допускаться. Пуск двигателя с оборванной фазой невозможен, так как при этом не создается вращающееся магнитное поле, вследствие чего ротор двигателя не будет вращаться.

Использование асинхронных двигателей для привода вспомогательных машин э. п. с. обеспечивает значительные преимущества по сравнению с двигателями постоянного тока. При уменьшении напряжения в контактной сети частота вращения асинхронных двигателей, а следовательно, и подача компрессоров, вентиляторов, насосов практически не изменяются. В двигателях же постоянного тока частота вращения пропорциональна питающему напряжению, поэтому подача этих машин существенно уменьшается.

Контрольные вопросы

1. Какова цель расчета магнитной цепи асинхронной машины?

2. Как влияет выбор значения магнитной индукции в воздушном зазоре на свойства асинхронного двигателя?

3. Какие марки листовых электротехнических сталей применяют в асинхронных двигателях?

4. Как определить коэффициент магнитного насыщения?

5. Чем обусловлены индуктивные сопротивления рассеяния обмоток статора и ротора асинхронного двигателя?

6. Почему электромагнитные силы в асинхронном двигателе приложены главным образом к зубцам сердечника, а не к проводам обмот

Практическая работа № 6 Расчет нагрузки на ЭД переменного тока.

Цель работы : По исходным параметрам, провести расчет нагрузки на электродвигатель переменного тока. Ход работы : Задание

Для трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором известны номинальная мощность, номинальная частота вращения ротора, номинальный коэффициент мощности, номинальный КПД, кратность пускового тока и пускового момента, номинальное напряжение. Определить: подводимую мощность, синхронную частоту вращения, суммарные потери мощности, пусковой и номинальный токи, пусковой и номинальный моменты, номинальное скольжение.

Таблица 1 – Исходные данные для расчета

№варианта

Р₂ ,кВт

n _2Н,

об/мин

Cosφ_Н

η _Н,%

I_П/ I_Н

М_П/

М_Н

U_Н,В

2,0

700

0,82

127

Определить

Р1, кВт

n _1Н,

об/мин

ΣР, кВт

I_П, А

I_Н, А

М_П, Н*м

М_Н, Н*м

S_Н

Решение

1 Рассчитаем активную мощность асинхронного двигателя. Из формулы для КПД

η _Н = Р2 / Р1 выразим активную мощность, потребляемую двигателем из сети:

Р1 = Р2 / η _Н = 2,0 / 0,86 = 2,3 кВт

2 Найдем суммарные потери мощности

ΣР = Р₁ - Р₂ = 2,3 – 2,0 = 0,3 кВт

3 Номинальный вращающий момент на валу асинхронного двигателя:

М_Н = 9565 * Р2 / n _2Н = 9565 * 2,0 / 700 = 27,3 Н*м

4 Рассчитаем пусковой момент

М_П = 1,8 * М_Н = 1,8 * 27,3 = 49,1 Н*м

5 Определим номинальный ток из коэффициента мощности:

Cosφ_Н = Р₁ / 1,73 * U_Н * I_Н, откуда

I_Н = Р₁ / 1,73 * U_Н * Cosφ_Н = 2300 / 1,73 * 127 * 0,82 = 12,8 А

6 Находим пусковой ток

I_П/ I_Н = 7,4 , откуда I_П = 7,4 * 12,8 = 94,7 А

7 Рассчитаем число пар полюсов и частоту вращения магнитного поля статора n_1Н р = 60 * f / n_2Н= 60 * 50 / 700 = 4

Отсюда n_1Н = 60 * f / р = 60 * 50 / 4 = 750 об/мин

8 Скольжение равно

S = (n_1Н - n _2Н / n_1Н) * 100 = (750 – 700 / 750) * 100 = 6,6%

Так как номинальное скольжение должно находиться в пределах от 2 до 8 %, то полученный результат отвечает требованиям.

9 Результаты расчета сводим в таблицу 2

Таблица 2 – Расчетные данные асинхронного двигателя

	Р1, кВт		n _1Н, об/мин		ΣР, кВт		I_П, А		I_Н, А		М_П, Н*м		М_Н, Н*м		S_Н,%(р=2)
2,3		750		03		94,7		12,8		49,1		27,3		6,6

Вывод

В ходе расчета трехфазного асинхронного двигателя определены основные его параметры

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором развивает пусковой момент Мп при номинальном скольжении Sн и частоте тока f. Подводимая и полезная мощности двигателя равны соответственно Р1 и Р2, синхронная частота вращения равна n1, номинальный ток Iн, номинальное напряжение Uн, кратность пускового тока Iп/Iн. Зная эти величины, найти частоту вращения ротора, суммарные потери мощности, КПД, номинальный вращающий момент, пусковой ток, кратность пускового момента, число пар полюсов и коэффициент мощности.

n _2Н,

об/мин

ΣР, кВт

η _Н,%

М_Н, Н*м

I_П, А

М_П/

М_Н

Cosφ_Н

Решение

1 Находим суммарные потери мощности

ΣР = Р₁ - Р₂ = 4,7 – 4,2 = 0,5 кВт

2 КПД двигателя находится по формуле

η _Н = Р₂ / Р₁ = 4,2/ 4,7 = 0,89

3 Из формулы частоты вращения магнитного поля статора

n_1Н = 60 * f / р

находим число пар полюсов

р = 60 * f / n_1Н= 60 * 50 /600 = 5

4 Рассчитаем частоту вращения ротора зная скольжение

S = (n_1Н - n _2Н / n_1Н) ,

Откуда n _2Н = [n_1Н – (S * n_1Н) / 100] = [600 – (5 * 600) / 100] = 570 об/мин

5 Пусковой ток выразим из формулы

I_П/ I_Н = 7

Откуда I_П= 7 * I_Н = 7 * 8 = 56 А

6 Выразим из формулы подводимой мощности коэффициент мощности

Р1 = √3 * U_Н * I_Н * Cosφ_Н

Откуда Cosφ_Н = Р1 / √3 * U_Н * I_Н = 4700 / √3 * 380 * 8 = 0,9

7 Номинальный вращающий момент определяем по формуле

М_Н = 9565 * Р2 / n _2Н = 9565 * 4,2 / 570 = 70,5 Н*м

8 Находим кратность пускового момента М_П/ М_Н = 100 / 70,5 = 1,42

9 Результаты расчета сводим в таблицу 2

Таблица 2 – Расчетные данные асинхронного двигателя

n _2Н,

об/мин

ΣР, кВт

η _Н,%

М_Н, Н*м

I_П, А

М_П/

М_Н

Cosφ_Н

570

0,5

70,5

1,42

0,9

Вывод

В ходе расчета трехфазного асинхронного двигателя определены основные его параметры

Практическая работа №7

Подключение ЛЭП к электричеству. Подключение ЛЭП к электростанциям.

Цель работы: Практическое ознакомление студентов с элементами электрических сетей и схемами трансформаторных подстанций

I. Описательная часть.

а). Электрические сети.

Электрической сетью называется совокупность подстанций и линий электропередач различных уровней напряжений, предназначенных для приёма, передачи и распределения электрической энергии потребителям.

Электрические сети подразделяются - по роду тока: переменного и постоянного;

- по номинальному напряжению: до 1000 В (220, 380, 660 В) и свыше 1000 В (6,

10, 35, 110, 220 …кВ);

- по назначению: питающие (внешнее электроснабжение) и распределительные

(внутреннее электроснабжение);

- по схеме выполнения: разомкнутые и замкнутые;

- по способу прокладки: вне и внутри производственных помещений.

б). Линии электропередач.

Линиями электропередач называется система проводов, служащая для передачи энергии от генераторов к местам потребления и для распределения её между электроприёмниками.

По напряжению линии подразделяются на две группы: напряжением до и свыше 1000 В.

По способу прокладки линии могут быть воздушными и кабельными.

Воздушные линии представляют собой конструкции, состоящие из проводов, опор, изоляторов и разрядников.

Провода линий (см. стенд) могут быть однопроволочными (стальные С), многопроволочные (алюминиевые А) и многопроволочными со стальным сердечником (сталеалюминевые АС).

Наибольшее распространение получили алюминиевые провода марок A-16; А-25; А-35; А-50; А-70; А-95; A-120, где цифры обозначают площадь сечения проводов в мм2.

Опоры - приспособления, предназначенные для поддержания и крепления проводов на определённом расстояния от земли и друг от друга. По назначению опоры подразделяются на: анкерные, предназначенные для жесткого крепления проводов; промежуточные - для поддержания проводов; концевые, устанавливаемые по концам линии и воспринимающие полное натяжение проводов; угловые, устанавливаемые в точках поворота линии; ответвительные - для ответвления линии.

Опоры могут быть металлическими, железобетонными, деревянными и комбинированными. По конструкции опоры делятся на одностоечные, одностоечные с подкосами, А и П-образные.

Изоляторы, устанавливаемые на опорах, служат для крепления проводов и изоляции их от опор. Изоляторы могут быть штыревыми (типа ШС, ШЛ) при напряжении до 10 кВ и подвесными (типа П), собираемые в гирлянды (см. стенд). Подвесные изоляторы состоят из фарфоровых тарелок и металлических электродов.

Разрядники - служат для защиты линий электропередач и аппаратуры от перенапряжений при грозовых разрядах. Принцип работы разрядников основан на отводе волн перенапряжения в землю посредством пробоя воздушного промежутка (трубчатые РТ) или толщи специального материала - вилита (вилитовые РВП).

Кабельные линии - изделия, состоящие из нескольких изолированных проводов, заключенных в общую герметичную оболочку. Обычно кабели используются для прокладки линий внутреннего электроснабжения на территории промышленной площадки.

Различают силовые кабели с медными и алюминиевыми жилами (сечением 2.5240 мм2) и контрольные, используемые для управления и сигнализации, с медными жилами сечением от 0,75 до 10 мм2. Силовые кабели выпускают бронированными для стационарной прокладка и гибкими с резиновой изоляцией, используемые как переносные.

Кабель состоит из токоведущих жил, изолирующих и защитных оболочек.

Изоляция токоведущих жил бронированных кабелей выполняется из пропитанной изолирующим составом кабельной бумаги, пластмассы или резины. Изолированные жилы кабеля скручиваются и обматываются бумажной или миткалевой лентой. Для защиты изоляции от влаги и высушивания кабель помещают в свинцовую, алюминиевую, полихлорвиниловую или резиновую оболочку. От механических повреждений кабель защищают с помощью брони из стальных лент или проволоки (см. стенд).

С учетом конструкции кабеля обозначается его марка: если токоведущие жилы из меди в обозначении буква не ставится, а из алюминия - А;

изоляция из бумаги в марке не указывается, из резины - Р, из пластмассы -В;

материал защитной оболочки: свинец - С, алюминий - А, полихлорвинил - В;

тип брони: ленточная - Б, из круглой проволоки - К, из плоской - П;

отсутствие наружного покрова-Г.

Следовательно, марка СБ - кабель с медными жилами, бумажной изоляцией, в свинцовой оболочке с ленточной броней и с наружным покрытием.

В марке кабеля указывается также напряжение, до которого он рассчитан, число жил и площадь сечения каждой жилы. Например, СБ 1000-3x50 - кабель напряжением до 1000 В с тремя жилами сечением 50 мм2.

Переносные (гибкие) кабели имеют медные жилы, резиновую фазную изоляцию; жилы помешаются в шланг из негорючей резины (см. стенд). Наиболее распространенными марками гибких кабелей являются ГРШ, ГРШЭ (гибкий, резиновый, шланговый, экранированный) и КРПТ (с резиновой изоляцией, переносной тяжелый).

Экранированные кабели имеют заземляющую жилу, которая соприкасается с экраном каждой фазы, что обеспечивает при механическом нарушении изоляции отключение линии.

Расчет сечений проводов электрических линий.

1. Расчет по условию нагрева.

Определяют расчетный ток Iр и сравнивают его с длительно допускаемым Jн для данной площади сечения провода.

где Рр - расчетная мощность, кВт. Рр =РнКиКм;

U - напряжение, В;

Sp - полная расчетная мощность, кВА;

Pн - номинальная мощность, кВт;

Kи - коэффициент использования (/1/ табл. VI. 1, стp. 146);

Km - коэффициент максимума (/1/ граф. VI.З, стр. 147).

2.Расчет проводов линий по потере напряжения

Отклонение напряжения Правилами устройства электроустановок должно находиться в пределах от +10 до -5% от номинального значения. В соответствии, с этим и выбирают, площадь сечения проводов.

Линейная потеря напряжения трехфазной сети (В):

Линейная потеря напряжения двухпроводной сети:

Относительная потеря напряжения в %:

, где I_p - расчётный ток, А; l - длина линии, км;

-расчётное сопротивление линий

U- напряжение в линии, В.

Для разветвленной сети потери напряжения по участкам ΔUi определяются, исходя из общих допустимых потерь напряжения ΔU_д по формуле:

, где

M_i -момент тока участка M_i=I_i l_i; I_i - токовая нагрузка участка; l_i - длина участка;

ΣM_i - сумма моментов по участкам.

в). Трансформаторной подстанцией (см. лаб. работу №9) называется электрическая установка, служащая для приема, преобразования и распределения электроэнергии между потребителями.

По назначение подстанции могут быть повышающими (у электростанций) и понижающими (у потребителей).

Различают районные подстанции (РТП) и подстанции потребителей (ТП).

Из подстанций потребителей выделяют:

- главные понижающие подстанции (ГПП), на которых напряжение понижается до уровня напряжения распредсети предприятия;

- центральные подземные подстанции (ЦПП) и участковые подстанции (ПУПП) на горных предприятиях, ведущих подземные работы;

- комплектные трансформаторные подстанции (КТП).

Если электрическая установка принимает и распределяет энергию без изменения уровня напряжения (напряжения питающих и распределительных линий равны), то она называется распределительным пунктом (РП). В таких случаях вместо ГПП оборудуется узловой распределительный пункт (УРП), от которого электроэнергия подается понижающим трансформаторным подстанциям глубокого ввода (ПГВ).

По конструктивному выполнению ТП и РП могут быть открытыми, закрытыми, подземными и комплектными.

По схеме подключения питающей линии ГПП могут быть выполнены как тупиковые с односторонним и, как проходные с двухсторонним питанием. Питание ГПП горного предприятия должно осуществляться по двум ЛЭП.

Обычно высоковольтная часть подстанции выполняется в виде открытого распределительного устройства (ОРУ), а низковольтная - в виде комплектных шкафов наружной установки типа КРУН (комплектное распределительное устройство наружной установки).

Схемы сборных комплектных трансформаторных подстанций типа СКТП-35 показаны на рис. 1, где а - тупиковая однотрансформаторная подстанция с защитой плавкими предохранителями (перед плавкими предохранителями установлен разъединитель, а после трансформатора - масляный выключатель); б - тупиковая однотрансформаторная подстанция, защищаемая

короткозамыкателем и отделителем, устанавливаемыми перед трансформатором;

в - транзитная однотрансформаторная подстанция с масляным выключателем на отходящей линии;

г - транзитная двухтрансформаторная подстанция с масляным выключателем на отходящей линии и на шинах 10 кВ.

Трансформаторные подстанции могут оборудоваться масляными выключателями также и на вводе перед трансформатором (см. рис. 2 и макет).

На рис. 2 представлена типовая схема электроснабжения горного предприятия, ведущего подземные работы. Здесь ГПП является транзитной подстанцией, к шинам которой электроэнергия подается через масляные выключатели по двум линиям 6 кВ. От шин ГПП электроэнергия поступает через масляные выключатели к двум понижающим трансформаторам, обеспечивающим потребителей поверхности, а еще по двум линиям через масляные выключатели - к ЦПП.

С шин ЦПП электроэнергия передается через масляные выключатели на подземные участковые понижающие подстанции (ПУПП) и к трансформаторам приемников околоствольного двора.

На макете представлен типичный вариант электрической сети с двумя понижающими подстанциями (35/10 и 10/04), который наиболее часто используется при электроснабжении объектов геологоразведочных работ.

Понижающие трансформаторные подстанции 10(6)/4 могут быть мачтовыми (на базе поселков), комплектными (КТП) и подземными.

Основное оборудование таких подстанций (рис. 3) - силовой понижающий трансформатор, трехполюсный разъединитель, предохранители, разрядники - (с высокой стороны) и щит, оборудованный автоматическими выключателями - (с низкой стороны).

Комплектные трансформаторные подстанции сочетают в едином корпусе весь комплект необходимой аппаратуры. Разновидностью КТП являются передвижные трансформаторные подстанции (ПТП) мощностью до 400 кВА, напряжением с низкой стороны 0,23 – 0,66 кВ. Стальной каркас ПТП, смонтированный на полозьях, делится на три секции: шкаф высоковольтного оборудования, камеру трансформатора, шкаф низковольтного оборудования. Передвижные трансформаторные подстанции могут использоваться и в подземных условиях, где они монтируются на рельсовых тележках. Наиболее распространены в настоящее время передвижные подземные подстанции типа ТКШВПС

(трехфазная, сухая, кварценаполненная, шахтная, взрывобезопасная подстанция с изоляцией обмоток трансформатора из стеклопластика) напряжением 6/04, мощностью 135-240 кВА.

Подстанция ТКШВПС состоит из кварценаполненного трансформатора, распределительных устройств высокого (РУВН) и низкого (РУНН) напряжений. II. Практическая часть.

1. Ознакомиться с устройством проводов и кабелей.

2. Ознакомиться с основными узлами электрических сетей на макете.

3. Произвести включение макета электрической сети. III. Графическая часть.

Вычертить схемы трансформаторных подстанций.

IV. Расчетная часть.

Определить сечение проводов по заданию преподавателя.

Контрольные вопросы :

1. Что называют электрической сетью?

2. Перечислить сортамент проводов и кабелей.

3. Объясните методы расчета проводов. 4. Типы и схемы трансформаторных подстанций.

Практическая работа № 8 Расчет мощности на воздушных ЛЭП

Цель работы : Проведение расчета воздушных ЛЭП на механическую и электрическую прочность.

Ход работы :

Вариант 1. При какой длине воздушной ЛЭП-110 кВ, выполненной проводами АС-240, ее индуктивное сопротивление равно индуктивному сопротивлению трансформатора ТРДЦН-63000/110, работающего по схеме двухобмоточного трансформатора?

Вариант 2. Определить параметры схемы замещения ЛЭП напряжением 220 кВ, выполненной проводом АС-240 протяженностью 32 км. Подвеска проводов горизонтальная.

Вариант 3. При какой длине воздушной ЛЭП-35 кВ, выполненной проводами АС-150, ее индуктивное сопротивление равно индуктивному сопротивлению трансформатора ТМН-10000/35?

Пример расчета 1. Определить параметры схемы замещения ЛЭП напряжением 110 кВ, выполненной проводом АС-95 протяженностью 55 км. Подвеска проводов горизонтальная.

По таблице 9 определяем каталожные данные ЛЭП:

r0= 0,306 Ом/км; x0= 0,434 Ом/км; b0= 0,0261·10-4 См/км.

1. Активное сопротивление ЛЭП: Rл= 0,306·55 = 16,83 Ом.

2. Индуктивное сопротивление ЛЭП: Хл = 0,434·55 = 23,87 Ом.

3. Активная проводимость:

Gл = 5,79·10-6·55 = 318,45·10-6 См.

4. Реактивная проводимость:

В Л = 2,61·10-6·55 = 143,55·10-6 См

5. Реактивная мощность, генерируемая линией:

Qс = 1102·143,55·10-3 = 1,74 Мвар.

Пример расчета 2. Определить параметры схемы замещения трехобмоточного трансформатора типа ТДТН -16000/110, отнесенные к высшему напряжению трансформатора.

По таблице 16 определяем каталожные данные трансформатора: Sном = 16000 кВА, Uном = 110 кВ, uкВС = 10,5%,uкВН = 17%, uкСН = 6%, ΔРк = 100 кВт, Ix = 1%, ΔРх =23 Квт.

1. Определяем общее активное сопротивление трансформатора

Rобщтр 1001102 103  4,73Ом.

16000

2. Определяем индуктивные сопротивления

xB _0,510,5176^_110²_103 _81,3_Ом

100 16000

xC  0,510,5617 1102 103  0Ом

100 16000

xН _0,517610,5^_110²_103 _43.7_Ом

100 16000

3. Активная проводимость

G_тр10^³1,910^⁶ См

4. Реактивная проводимость

В_тр10^³13,210^⁶См

Пример расчета 3.При какой длине lвоздушной ЛЭП-220 кВ, выполненной проводами АС-400, ее индуктивное сопротивление равно индуктивному сопротивлению трансформатора ТРДЦН-160000/220, работающего по схеме двухобмоточного трансформатора?

По таблице 14 определяем каталожные данные трансформатора, которые необходимы для расчетов:

Sном = 160000 кВА, Uном = 220 кВ, uк = 12%.

По таблице 9 определяем каталожные данные воздушной ЛЭП: x0 = 0,42 Ом.

1. Определяем общее индуктивное сопротивление трансформатора

2202 3 x_тр  10 36,3 , Ом.

160000

2. Определяем индуктивное сопротивление воздушной ЛЭП

Xл = 0,42·l , Ом

3. Согласно условию задачи Xл = xтр = 0,42·l = 36,3 Ом, тогда

l = 36,3/0,42 = 86,4 км.

Практическая работа № 9 Расчет мощности на воздушных ЛЭП

Цель работы : Проведение расчета воздушных ЛЭП по допустимой потере напряжения.

Пусть мощность P, Вт, надо передать по линии длиной l, мм, этой мощности соответствует ток

где U — номинальное напряжение, В. Сопротивление провода линии в оба конца

где р — удельное сопротивление провода, S — сечение провода, мм2.

Потеря напряжения на линии

Последнее выражение дает возможность произвести проверочный расчет потери напряжения в уже существующей линии, когда известна ее нагрузка, или выбрать сечение провода по заданной нагрузке

Часто потерю напряжения выражают в процентах в начале линии, называя ее относительной потерей напряжения.

 U 100% , откуда U  U

U 100% .

Допустимая относительная потеря напряжения для осветительной нагрузки составляет 2...3 %, а для силовой 4...6 %.

Заменим в формуле (2) значение ^U относительной потерей напряжения ε и получим формулу:

S  2100 I l

U

или, умножив и разделив на U, получим эту формулу в другом виде

S  2100UP2l



Из этой формулы следует, что относительная потеря напряжения

2100 Pl

^S U₂



По этим формулам можно определить сечение проводов линии по заданной относительной потере напряжения или соответственно определяют относительную потерю напряжения ε в линиях по заданному сечению проводов.

Например:

1. Рассчитать параметры цепи при номинальном напряжении приемника U= 220 В.

1.1. Сечение проводов, которое обеспечит потерю напряжения в заданных пределах:

S = ρ 200 PL/e U², где ρ — удельное сопротивление при 20°С, ρ = 0,0175 Ом-мм²/м;

Р = 2 кВт;

L= 1100 м; е = 2,5 %; U= 220 В;

S = 0,0175 • 200 • 2000 • 1100/2,5 • 220 = 63,63 мм².

Выбрать по таблице стандартных сечений (табл. 8.2) ближайшее большее: S = 70 мм (провод диаметром 10,6 мм).

1.2.Ток в линии, питающей потребители:

I = P/U= 2000/220 = 9,1 А.

1.3. Сопротивление двухпроводной линии электропередачи выбранного сечения

R_Л= ρ2L/S = 0,0175 * 2 * 1100/70 = 0,55 Ом.

1.4. Фактическое падение напряжения в линии ∆U= R_ЛI= 0,55 * 9,1 = 5 В;

Относительное падение напряжения в линии е = ∆U/U * 100 % = 5/220 * 100 % = 2,27 %,

т.е. меньше заданного допустимого е = 2,5 %. В случае, если падение напряжения в линии будет больше заданного допустимого е, необходимо увеличить сечение проводов путем дублирования жил.

1.5. Потери мощности в линии электропередачи ∆Р = I²R_л = 9,1² * 0,55 = 45,5 Вт или ∆Р = ∆UI= 5 * 9,1 = 45,5 Вт.

1.6. Мощность источника электрической энергии, которая обеспечит работу приемников: P_И=IU₁,

где U₁— напряжение в начале линии, т.е. на зажимах источника, U₁ = U+ ∆U= 220 + 5 = 225 В; Р_И = 9,1 * 225 = 2045,5 Вт или Р_И = Р + ∆Р = 2000 + 45,5 = 2045,5 Вт. Р_И = Р + ∆Р = 2000 + 46,6 = 2046,6 Вт.

Контрольные вопросы.

1. Почему при передаче электроэнергии часть напряжения теряется?

2. Что такое потеря напряжения?

3. Что такое относительная потеря напряжения? 4. Каким образом можно уменьшить потери напряжения?

Практическая работа № 10 Соединение проводов. Общие понятия.

Цель работы : Получить практические навыки соединения проводов и кабелей . Получить практические навыки пайки и опрессовки проводов при их оконцевании. Оборудование : Провод различного сечения, инструменты слесаря электрика, наборы скруток, наконечников, паяльные принадлежности, изолировочный материал.

Качество электромонтажных работ находится в прямой зависимости от правильного выбора и качественного исполнения соединения, ответвления и оконцевания токопроводящих жил проводов и кабелей.

Некачественные контакты доставляют много хлопот при эксплуатации электрической проводки, а их поиск затруднён.

В местах плохого контакта токопроводящие жилы нагреваются, из-за увеличения сопротивления в месте контакта, в результате этого может произойти отгорание жилы и воспламенение изоляции (рис.1).

Поэтому при монтаже электропроводки не рекомендуется применение соединений скруткой (особенно алюминиевых проводов), а скручивание медных проводов с алюминиевыми проводами (без сварки или пайки) допускается только при наличии защитного покрытия контакта.

От воздействия окружающей среды поверхность жил окисляется и качество "скрученного" контакта ухудшается. (рис.2)

В местах присоединения жил проводов и кабелей следует предусматривать запас провода или кабеля, обеспечивающий возможность повторного их присоединения.

Места соединений и ответвлений должны быть доступны для осмотра и ремонта.

Изоляция соединений и ответвлений должна быть равноценна изоляции жил соединяемых проводов и кабелей. В местах соединений и ответвлений провода и кабели не должны испытывать механических усилий.

В случае применения скрутки (рис.3), зачищенные концы жил перед скруткой смазывают вазелином (для сохранения от оксида), а место скрутки периодически облуживают.

Все соединения и ответвления установочных проводов должны быть выполнены сваркой, опрессовкой в гильзах или с помощью зажимов в ответвительных коробках. Металлические ответвительные коробки в местах ввода в них проводов должны иметь втулки из изолирующих материалов. Допускается применять вместо втулок отрезки поливинилхлоридной трубки.

ВНИМАНИЕ! Основные требования при соединении проводов - обеспечить надёжный контакт в электрической цепи с сопротивлением, не превышающим сопротивление участка целого проводника. А для соединений проводов, работающих в условиях, не исключающих случайное их растяжение, обеспечить также и механическую прочность не ниже прочности проводника.

2. Способы соединения токоведущих жил проводов и кабелей к выводам электрических приборов и оборудования.

Токоведущие жилы проводов и кабелей присоединяют к штыревым и гнездовым выводам электрических приборов винтовыми зажимами. К электрическому оборудованию и силовым шкафам применяют переходные контактные зажимы (наборные, винтовые, люстровые зажимы).

Зажимы могут иметь плоские, штыревые, гнездовые, штифтовые, лепестковые и желобчатые выводы, к которым присоединяют жилы проводов и кабелей непосредственно или после оконцевания их соответствующими наконечниками. К лепестковым, штифтовым и желобчатым зажимам присоединяют только медные жилы проводов и кабелей.Для выполнения ответвления от неразрезанных

магистралей применяют винтовые зажимы, которые являются основным видом контактного присоединения, как к медным, так и к алюминиевым жилам, к электрическим машинам, приборам и оборудованию.

С конца провода, подготавливаемого для изгибания в кольцо, срезают изоляцию на длине, равной трем диаметрам винта плюс 2-3 мм. Чтобы отдельные проволочки многопроволочной жилы не расходились, их связывают в проволочный жгутик.

Жилы зачищают мелкой наждачной бумагой. Подготовленный конец жилы пассатижами изгибают в кольцо с диаметром отверстия, соответствующим винту. Изгиб кольца на винтовом зажиме должен быть направлен по часовой стрелке.

Зажимной винт или гайку затягивают до полного сжатия пружинной шайбой и дожимают ещё примерно на половину оборота.

Б. Безвинтовые (пружинные) зажимы -

Большинство унифицированных электроприборов рассчитано на винтовое соединение (рис.8), при котором прямой конец жилы вводится в зажим без формирования кольца.

В светильниках с люминесцентными лампами

соединения проводов с патронами ламп и стартеров выполнены в виде безвинтовых зажимов - пружинящих пластин из высококачественной бронзы.

Попытка вытянуть провод из такого зажима может привести к поломке зажима.

Для освобождения провода следует вставить в зажим тонкую отвертку или стальную спицу, которая сможет отжать пружину и освободить провод.

В резьбовых патронах для ламп накаливания в патронах для люминесцентных ламп и стартеров, в проходных и встроенных выключателях контактные зажимы рассчитаны на присоединение только медных проводов.

4. Соединение проводов пайкой.

Подобное соединение обеспечивает долговременный контакт с отличной проводимостью. Кроме проводов, пайка применяется для соединения выводов электроэлементов в электробытовых приборах и особенно широко - в радиоэлектронной аппаратуре.

ВНИМАНИЕ! Для соединений, подвергающихся механическим воздействиям или нагреву, пайка не применяется.

Для пайки обычно применяют олово (температура плавления олова 250°С) или припои ПОС-61 и ПОС-61М. В качестве флюса для пайки и лужения применяется канифоль. Чаще всего для удобства обращения применяют 20%-ный спиртовой раствор канифоли. Флюс удобно наносить на жилы кисточкой.

Перед пайкой, жилы проводов следует зачистить

наждачной бумагой до блеска, облужить и закрепить между собой (рис.9). Вид соединения выбирается в зависимости от материала жил, их сечения и пр.

При пайке алюминиевых жил лучше всего использовать скрутку желобком, в котором слоем расплавленного припоя легче защищать жилы от оксидной плёнки.

Бандажная скрутка удобна для жил больших сечений, которые трудно свить между собой. В последнем случае удобнее применять совмещение бандажной скрутки с формованием желобка (рис.10).

Для бандажа (2) берётся медная проволока

диаметром 0,6-1,5 мм, но не больше диаметра паяемых жил. Бандажная проволока облуживается, как и каждая подготовленная для пайки жила, в отдельности. Для пайки рекомендуется припой ПОС-61М.

На пайку одной скрутки потребуется больше припоя, чем спокойно может донести жало паяльника. Поэтому кончик палочки припоя подносят непосредственно к жалу паяльника, прогревающему скрутку, чтобы припой, расплавляясь, затекал в скрутку.

Количество припоя будет достаточно, если он обволакивает скрутку так, что витки бандажа или скрутки просматриваются из-под слоя припоя.

После пайки остатки канифоли надо удалить тампоном, смоченным в спирте.

Оксидную плёнку, препятствующую пайке алюминиевых жил, необходимо разрушать в процессе пайки. Предварительное обслуживание облегчает пайку алюминиевых жил. Его проводят расплавленным припоем под слоем швейного масла или расплавленной канифоли с добавлением в расплав стальных опилок. Опилки под нажимом жала паяльника разрушают плёнку, обеспечивая хорошее лужение

5. Соединение проводов сваркой.

Наиболее простым способом сварки алюминиевых жил является контактный разогрев их концов угольным электродом до образования расплавленного шарика. Нагрев происходит в точке соприкосновения электрода и жилы.

Концы свариваемых жил и электрод - следует подключить к вторичной обмотке трансформатора мощностью не менее 0,5 кВт и с выходным напряжением 6-10 В.

С проводов, подлежащих сварке, следует срезать изоляцию на длине 40-50 мм, зачистить провода наждачной бумагой и скрутить.

Основные виды соединений проводов под пайку и сварку приведены ниже.

Для защиты расплава от воздействия кислорода из окружающего воздуха - следует применять флюс, состоящий из взятых в пропорции 5:3:2 (в частях по массе):

из хлористого калия, хлористого натрия и криолита.

Этот флюс можно заменить обычной бурой (тетраборатом натрия), которая продаётся в аптеках.

ВНИМАНИЕ! Следует помнить, что отводить жилы от электрода можно только после остывания(затвердения) спая. При этом очень важно, чтобы за процессом сварки наблюдали только через специальную маску электросварщика. В противном случае рискуете потерять зрение.

Чтобы уменьшить потери напряжения, трансформатор надо размещать как можно ближе к месту сварки.

ПРИМЕЧАНИЕ: Хотя сварка проходить без брызг и капель расплавленного металла, для безопасности работу следует выполнять в перчатках. На пол необходимо положить лист асбеста или фанеры - для защиты от земли (заземления)

ТАБЛИЦА 1: РАСХОД МАТЕРИАЛОВ НА 10 ПРИСОЕДИНЕНИЙ ЖИЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ.

п/ п	Наименование материала	Ед. из м.	Способ присоединения проводов
			с напайкой наконечников						с заготовкой кольца			с опрессовкой наконечников
			площадь сечения провода, мм2
			10	16	25	35	50	70	2,5 -10	16- 25	35- 70	1 0	1 6	2 5	3 5	5 0	7 0
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1 3	1 4	1 5	1 6	1 7	1 8
1	Наконечн ик	шт	10	10	10	10	10	10	-	-	-	1 0	1 0	1 0	1 0	1 0	1 0
2	Припой	кг	0,0 3	0,046 5	0,061 5	0,083 6	0,12 7	0,16 8	0,0 2	0,0 3	0,0 4	-	-	-	-	-	-

Поверхности контактных деталей, соединяемых сваркой или пайкой, должны быть предварительно зачищены, обезжирены или протравлены.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ:

1. Не касаться частей, находящихся под напряжением руками.

2. Соблюдать меры безопасности при работе с инструментами электромонтера

Контрольные вопросы:

1. Как определить сечение жилы провода при отсутствии маркировочной бирки на проводе?

2. Перечислите способы соединения ответвления и оконцевания жил. 3. Как соединить алюминиевые жилы с медными?

4. Как присоединить две алюминиевые жилы под один винт?

5. Объясните устройство инструментов для оконцевания и соединения жил проводов.

6. Каковы особенности оконцевания проводов для втычных и наборных зажимов?

7. Как подобрать гильзу для соединения жил двух кабелей? 8. Каково назначение шайб – звездочек и пружинных шайб?

Практическая работа № 11

Подготовка трассы для прокладки кабеля.

Цель работы : изучить устройство и способы прокладки кабельных линий.

Прокладку проводов и кабелей начинают с разметки трасс и определения мест установки электрооборудования. При этом руководствуются проектом, где приведены планы помещений, нанесены электропроводки и указаны места расстановки щитков, выключателей, переключателей, штепсельных розеток, даны схемы магистралей, в которых указаны данные, относящиеся к линиям питания и распределению электрической энергии на отдельном участке или объекте.

Согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок) электропроводки разделяются в зависимости от способа их выполнения на открытые и скрытые. Открытой называется электропроводка, проложенная по поверхности стен, потолков и различных конструктивных элементов здании и сооружений. Скрытой называется электропроводка, проложенная в конструктивных элементах зданий и сооружений.

В современном жилищном, гражданском и промышленном строительстве электропроводки выполняются преимущественно скрытыми. Этим обеспечивается лучшая защита проводов от механических повреждений, сырости; увеличивается срок службы электропроводки и надежность электроснабжения. Наряду с перечисленными достоинствами скрытые электропроводки имеют и недостатки — затруднительность присоединения к существующим сетям дополнительных электроприемников, невозможность замены проводов в некоторых случаях.

Разметка трассы электропроводки в помещении состоит из определения пути прокладки проводов, мест расположения светильников и установочных приборов (выключателей, штепсельных розеток и др.) и мест установки групповых щитков. При разметке используют разметочные инструменты и приспособления: шаблон, рулетку, циркуль, шест с рамкой.

Разметочный шаблон применяется при разметке мест установки большого количества установочных изделий одного размера, например выключателей. Рулетка строительная представляет собой клеенчатую или стальную ленту длиной 5 или 10 м.

Рулетка разметочная состоит из пластмассового корпуса, в котором заключено 5—10 м шнура. На конце шнура укреплена металлическая гирька, а у выхода шнура из корпуса расположен марлевый мешочек, наполняемый мелом, синькой или сухой охрой для нанесения цветных линий на поверхности размечаемых стен, потолков и других конструктивных элементов.

Циркуль разметочный служит для разметки пролетов между опорами, к которым крепится проводка.

С помощью циркуля можно производить разметку в помещениях высотой до 4 м непосредственно с пола без применения подмостей, монтажных тумбочек и лестниц.

Шест разметочный с рамкой длиной 2,5—3 м служит для разметки трасс электропроводок. В рамке натянут отбивочный шнур, к средней части которого привязан натяжной шнур. Конец натяжного шнура пропущен через направляющее кольцо и привязан к нижней части шеста. Рамка соединена с шестом при помощи шарнира, что позволяет менять положение шеста по отношению к разметочной плоскости.

Рабочий, производящий разметку, стоит на полу помещения и, держа рукой шест, прижимает рамку к стене или потолку так, чтобы отбивочный шнур совпал с намечаемой трассой проводки, а затем натягивает предварительно натертый краской шнур и, отпуская его, отбивает линию.

При разметке трассы электропроводки на изоляторах вначале отбивают линии расстановки изоляторов, а затем отмечают на этих линиях места установки элементов электропроводки.

Типовые расстояния между элементами открытой проводки приведены в табл. 12 и на рис. 45.

Таблица 12

Типовые расстояния при открытых электропроводках

‘ Расстояние А для проводов ΤΠΡΦ, кабелей и стальных труб равно их внешнему диаметру, а для проводов ΑΠΠΒ, АПН — ширине провода.

Рис. 45. Общий вид и типовые разметочные расстояния открытой электропроводки

Разметку электропроводки в помещении рекомендуется начинать с разметки мест установки светильников, выключателей, штепсельных розеток, ответвительных коробок и т. п. Разметку трасс групповых электропроводок надо начинать с разметки мест установки групповых щитков. Щитки с монтируемыми на них выключающими аппаратами должны устанавливаться на стенах на высоте 1,4— 1,7 м, а щитки без выключающих аппаратов — на высоте 2,5 м от чистого пола помещения.

Выключатели и переключатели располагают обычно у входных дверей на высоте 1,7 м, а штепсельные розетки—на высоте 0,8 м на расстоянии не менее 1 м от различных трубопроводов и отопительных приборов. Допускается и другое размещение этих приборов, например установка припотолочных шнуровых выключателей под потолком на стене, а штепсельных розеток — над плинтусами пола.

При скрытой прокладке проводов необходимо также произвести разметку мест установки ответвительных коробок и коробок для установки штепсельных розеток и выключателей.

Если скрытая проводка должна быть сменяемой, то размечают места установки протяжных коробок.

По окончании разметочных работ переходят к подготовке трасс для прокладки проводов и кабелей. Подготовку трассы открытых электропроводок, выполняемых изолированными проводами, начинают с устройства обходов различных препятствий (труб, балок и др.).

В местах обходов делают борозды, в которые укладывают полутвердые трубки. На концы трубок надевают изолирующие воронки. Трубки заделывают штукатурным раствором, воронки вмазывают заподлицо с поверхностями стен и потолков. Количество уложенных в борозды трубок должно соответствовать количеству прокладываемых проводов.

При прокладке кабелей и проводов типа ТПРФ обходы препятствий выполняют в открытых оштукатуренных бороздах. Способы обхода препятствий и прохода электропроводок через стены и перекрытия показаны на рис. 46.

После подготовки обходов и проходов через стены и перекрытия устанавливают на трассе проводок опорные конструкции, крепежные детали, а также ответвительные и протяжные коробки и ящики. Одновременно заделывают в стены коробки для установки в них выключателей, штепсельных розеток и другого электрооборудования.

Способы крепления изоляторов на различных опорных конструкциях показаны на рис. 47.

При прокладке проводов на изоляторах предварительно навертывают их на крюки, я кор и или штыри. Для крепления изоляторов зажимают крюк, якорь или скобу в тисках, навертывают на заершенный конец тонкими прядями слой пакли, пропитанной суриком или белилами, а затем, уложив на дно изолятора комочек пакли или кусок войлока, навертывают изолятор. Чтобы изолятор прочно сидел на крюке, штыре или якоре, диаметр намотанной пакли должен быть на 8—10 мм больше внутреннего диаметра изолятора. Изолятор навертывают до отказа, а затем отвертывают на полоборота.

Рис. 46. Обход препятствий и проход открытой электропроводки через стены и перекрытия;

а — обход грубы проводами ТПРФ и кабелями ВРГ в открытой борозде, б — проход провода ТПРФ через стену в полутвердой резиновой трубке и кабеля ВРГ в отрезке стальной трубы; 1 — открытая борозда, 2 — втулка, 3 — полутвердая резиновая трубка, 4 — отрезок стальной трубы

Рис. 47. Способы крепления изоляторов на стенах и потолках

В настоящее время вместо пакли применяют колпачки из пластмассы, которые обеспечивают необходимую прочность крепления изолятора и исключают возможность повреждения его при посадке на крюк, якорь или штырь.

Для крепления крюков и якорей с насаженными на них изоляторами в деревянных конструкциях высверливают предварительно в месте их установки буравом отверстия диаметром меньшим на 5—6 мм диаметра резьбы хвостовой части крюка или якоря. Крюк и якорь должны быть ввернуты в дерево всей своей хвостовой частью.

Изоляторы, укрепленные на штырях, монтируют на скобах. В кирпичных, бетонных и т. п. строительных конструкциях отверстия для крюков и якорей с изоляторами высверливают электросверлилками, снабженными сверлами, с наплавленными на их режущие части пластинами из особопрочной стали. Глубина отверстия под установку крюка или якоря должна быть такой, чтобы в ней поместилась вся хвостовая часть крюка. диаметр отверстия должен быть равен трехкратному диаметру крюка. Отверстие для якоря должно быть такой глубины, чтобы в него могло войти не менее 1,3 хвостовой части якоря. Отверстия для скоб вырубают в виде квадратных гнезд со стороной квадрата, равной двойной ширине лапы скобы, а глубина гнезда должна быть равна 1/3 длины лапы, но не менее 50 мм.

Перед вмазкой хвостовые части крюков, якорей и лапы скоб должны быть очищены от грязи и масла, а отверстия тщательно очищены от мусора и смочены водой.

Вставленные в отверстия крюки, якори и скобы заделывают раствором, состоящим из одной части цемента и трех частей песка.

Провода ТПРФ и АТПРФ применяют в сухих отапливаемых, жарких и пыльных бытовых и производственных помещениях при наличии в них опасности повреждения электропроводки.

Трубчатые провода ТПРФ и АТПРФ прокладывают параллельно и перпендикулярно архитектурным линиям помещения. Для крепления проводов используют стандартные штампованные скобы с одной или двумя лапками. Скобы с одной лапкой служат для крепления одиночного провода на горизонтальных участках трассы; лапка должна располагаться внизу. Скобы с одной лапкой, штампованные с ребром жесткости, могут применяться и для вертикальной прокладки провода. Расстояние между скобами должно быть при прокладке проводов сечением до 4 мм² включительно не более 500 мм при горизонтальном и 700 мм при вертикальном расположении проводов.

Рис. 50. Монтаж проводов ТПРФ и АТПРФ: а — вертикальная прокладка с креплением провода скобами с двумя лапками, б — горизонтальная прокладка с креплением провода скобами с одной лапкой, в — крепление нескольких проводов скобами, г — выполнение изгиба провода и установка скоб в месте изгиба

При сечениях проводов 6 мм² и более расстояние между скобами может быть увеличено до, 1000 мм. От коробок, приборов, заделок или проходов скобы должны находиться на расстоянии 50—100 мм. Расстояние от начала изгиба провода до ближайшей закрепляющей скобы не должно превышать 15 мм (рис.

50).

При закреплении трубчатых проводов с алюминиевой оболочкой скобами и полосками с пряжками под последние следует подкладывать эластичные прокладки (из прессшпана и т. п.), которые должны выступать из-под скоб или полосок не менее чем на 1 мм с каждой стороны. Высота прокладки защищенных проводов от уровня пола или площадки обслуживания не нормируется.

При вертикальной прокладке трубчатых проводов по стенам, а также при горизонтальной прокладке по потолку шов их металлической оболочки должен быть обращен в сторону опорной поверхности. При горизонтальной прокладке этих проводов по стенам шов оболочки должен быть направлен вниз.

Рис. 51. Забивка дюбелей в кирпичные и бетонные стены при помощи пиротехнической оправки

Рис. 52. Крепление проводов безвмазным способом: а — крепление проводов полоской с шипами, б, в, г — стадии установки полоски с пряжкой и крепления проводов; 1 — полоска с шипами, 2 — стальной пруток диаметром 5—6 мм, 5 — провод, 4 — полоска с пряжкой

Крепление скоб, коробок и других изделий на кирпичных, бетонных и подобных основаниях выполняют с помощью дюбелей.

Дюбеля рекомендуется забивать при помощи пиротехнической оправки, источником энергии которой служит патрон группы «В» для строительномонтажного пистолета. Воспламенение капсюля патрона вызывается ударом молотка по торцу штока. Пиротехнической оправкой забивают дюбеля ДГР и ДВР. Забивка дюбеля с помощью пиротехнической оправки показана на рис. 51. При прокладке проводов по бетонным или кирпичным стенам и перекрытиям применяют полоску с шипами, стальной прутик и пряжку (рис. 52, а), а при креплении на сухой штукатурке — полоску с пряжкой (рис. 52, б, в, г).

Полоски, крепящие потоки проводов, затягивают пассатижами с прикрепленным к ним рычагом (рис. 53, а).

Изгибают провода ТПРФ и АТПРФ специальными клещами КТ-1 со съемными пуансонами или более совершенными клещами КТ-2 (рис. 53, б) с поворотным универсальным пуансоном.

Радиус изгиба трубчатых проводов должен быть не менее шестикратного наружного диаметра оболочки провода. При изгибании провода клещи вдавливают оболочку. Места вдавливания должны быть расположены на предельно близком расстоянии друг от друга, но без захода одного на другой.

Рис. 53. Приспособления для крепления и изгибания трубчатых проводов ТПРФ и АТПРФ:

а — пассатижи для затягивания полосок, б — клещи КТ-2 для изгибания провода

Рис. 54. Снятие металлической оболочки с провода ТПРФ (а) и общий вид разделки (б)

Пуансоны клещей должны соответствовать сечениям изгибаемых проводов, а вдавливание оболочки должно выполняться так, чтобы не разрезалась оболочка провода и не повреждалась находящаяся под ней изоляция.

Пересечение проводами ТПРФ и АТПРФ других проводок или трубопроводов выполняется обходом в открытой оштукатуренной борозде или в отрезке стальной трубы, прокладываемых под проводками или трубопроводами. Проходы проводок проводов ТПРФ и АТПРФ через деревянные оштукатуренные, кирпичные и бетонные стены должны выполняться с помощью отрезков изоляционных или металлических труб, оконцовываемых втулками.

Провода, прокладываемые через междуэтажные перекрытия, рекомендуется затягивать в отрезки труб.

Разделку конца провода ТПРФ производят ножом (рис. 54) с помощью кольцевого и продольного надрезов. Не допускается прорезание ножом бумаги, ее следует обрывать руками во избежание повреждения изоляции, находящейся под бумагой.

Соединение и ответвление жил защищенных проводов осуществляют в ответвительных коробках сваркой, лайкой, опрессованием или с помощью зажимов. Применяют ответвительные коробки У419, У420, У194 и др.

Защищенные провода необходимо вводить в коробки, аппараты и приборы вместе с защитной оболочкой.

Кабели ВРГ, АВРГ, НРГ и АНРГ с резиновой изоляцией применяют при монтаже осветительных электропроводок в помещениях сырых, особо сырых и пожароопасных, а также в помещениях с агрессивной средой в отношении металлических оболочек проводов и кабелей. Кабели ВРГ, АВРГ, НРГ и АНРГ прокладывают аналогично проводам ТПРФ и АТПРФ.

Монтировать кабели этих марок можно при окружающей температуре не ниже — 15°С. Кабели ВРГ и АВРГ при открытой прокладке не должны подвергаться непосредственному воздействию солнечных лучей, вызывающих быстрое ухудшение изоляционных свойств резины.

Изгибать кабели можно вручную; радиус изгиба должен быть равен не менее чем десятикратному наружному диаметру оболочки кабеля. Соединение и ответвление кабелей выполняют в коробках.

Контрольные вопросы

1.Какие дефекты выявляются при выполнении монтажа и технического обслуживания осветительных электропроводок в кабельных каналах и электрических плинтусах?

2. Как контролируется качество выполнения монтажа и технического обслуживания осветительных электропроводок в кабельных каналах и электрических плинтусах? 3. Какие бывают виды дефектов выполнения монтажа и технического обслуживания осветительных электропроводок в кабельных каналах и электрических плинтусах?

4. Как классифицируются дефекты монтажа осветительных электропроводок в кабельных каналах и электрических плинтусах?

5. Каковы причины возникновения дефектов при выполнении монтажа осветительных электропроводок в кабельных каналах и электрических плинтусах?

6. Какие существуют методы контроля качества монтажа осветительных электропроводок в кабельных каналах и электрических плинтусах?

Практическая работа №12

Прокладка кабеля в грунт.

Цель работы : Изучить порядок действий и последовательность мероприятий при укладке кабеля в грунт.

Термины, определения и сокращени

В настоящей технологической карте применены следующие термины с соответствующими определениями и сокращениями:

3.1 ВЛ: Высоковольтная линия;

3.2 ВОЛС: Волоконно-оптические линии связи;

3.3 ОГП: Ограничитель грузоподъемности крана;

3.4 ОК: Оптический кабель;

3.5 ОРУ: Открытое распределительное устройство;

3.6 ППР: Проект производства работ;

3.7 р.ч.: Рабочие чертежи;

3.8 Э2: Электромонтажник второго разряда;

3.9 Э3: Электромонтажник третьего разряда;

3.10 Э4: Электромонтажник четвертого разряда;

3.11 Э5: Электромонтажник пятого разряда.

4 Общие правила прокладки кабелей в земле

4.1 Требования к кабелю и его защите

Для кабельных линий, прокладываемых в земле, должны применяться преимущественно бронированные кабели. Металлические оболочки этих кабелей должны иметь внешний покров для защиты от химических воздействий. Если прокладываются небронированные кабели, то требуется сначала проложить асбестоцементные или ПХВ-трубы, которые надёжно защитят его от случайных механических повреждений при последующих раскопках. В случае если кабель бронированный, то его применение также потребует прокладки труб на пересечении с железнодорожными и трамвайными рельсами, шоссейными и грунтовыми дорогами, под проезжими частями улиц, в местах пересечений с подземными сооружениями и другими кабелями с таким расчетом, чтобы концы труб выходили на 1 м за пределы пересечения, а также при вводе кабеля в здание или сооружение.

Глубина прокладки кабеля определяется р.ч. и не должна отклоняться от принятой величины более чем на ±10 см. В процессе укладки кабеля эта величина должна систематически контролироваться. Как правило, глубина траншеи должна быть не менее 0,8 м для того, чтобы обеспечить укладку кабеля на глубине не менее 0,7 м от поверхности почвы, или от планировочной отметки. На дне траншеи не должно быть воды. В местах пересечений и сближения с инженерными сооружениями и естественными препятствиями кабель может быть проложен на участке до 5 м на глубине не менее 0,5 м с применением защиты кабелей трубами.

Для защиты кабелей следует применять трубы (асбестоцементные, безнапорные пластмассовые, бетонные, керамические, чугунные), при этом диаметр труб должен быть не менее полуторакратного наружного диаметра кабеля.

В местах, где вероятны механические повреждения кабелей, должна производиться их защита ж.б. плитами толщиной не менее 50 мм, или обыкновенным кирпичом, укладываемым в один слой поперек трассы. При ширине фрезы землеройного механизма менее 250 мм, а также для одного кабеля - вдоль трассы.

Вместо кирпича или ж.б. плит над кабельной линией до 20 кВ, кроме кабельных линий выше 1 кВ, питающих электроприемники 1 категории, допускается в траншеях с количеством кабельных линий не более двух применять сигнальные пластмассовые ленты по присыпке толщиной 250 мм. Не допускается применение лент в местах пересечения кабелей с инженерными коммуникациями и над кабельными муфтами на расстоянии по 2 м в каждую сторону от пересекаемой коммуникации или муфты, а также в местах подхода линий к распределительным устройствам и подстанциям в радиусе 5 м.

При согласии владельца линий допускается расширение области применения сигнальных лент.

Для прокладки над одним кабелем применяется лента СЛ-150, над двумя - СЛ-300 и далее шириной, кратной 150 мм (СЛ-450, СЛ-600, СЛ-750, СЛ-900).

Если концы кабеля в местах сращивания попадают на наклонный участок трассы (уклон до 20°), необходимо в этом месте дно траншеи выровнять на длине 8,3 метра с тем, чтобы соединительная муфта находилась на горизонтальной площадке.

При входе в здания и сооружения через трубы кабель на входе и выходе из трубы должен плотно обматываться смоляной лентой на длине 7-10 см, а зазоры между кабелем и трубой заделываются просмоленной паклей и замазкой (80% мела и 20% олифы - по массе).

Кабели, проложенные в земле, должны быть обозначены опознавательными знаками.

Опознавательные знаки устанавливают (или наносят):

- на поворотах трассы;

- в местах установки соединительных муфт;

- на пересечении с подземными сооружениями;

- у вводов в здания и через каждые 100 м на прямых участках трассы.

Знаки наносятся в виде надписей на стенах постоянных зданий или на специальных столбиках.

Расположение трассы кабельной линии сверяют по плану с привязкой её координат к существующим постоянным зданиям или сооружениям и все отклонения вносят в план.

4.2 Температура прокладки кабелей

Под температурой прокладки понимается температура оболочки кабеля, а не температура окружающего воздуха.

Верхнее допустимое значение температуры: +50°С.

Нижнее допустимое значение температуры: минус 20°С - для кабеля с оболочкой из полиэтилена; минус 5°С - для кабеля с ПВХ оболочкой.

Если в течение суток до прокладки кабель находился на открытом воздухе, а температура опускалась ниже минус 5°С, то прокладка разрешается только после предварительного прогрева кабеля.

После предварительного прогрева прокладку кабеля осуществлять: при температуре воздуха до минус 15°С за время не более 1,5 часа; при температуре воздуха в диапазоне от минус 15°С до минус 25°С за время не более 1 часа. Не рекомендуется проводить работы по прокладке кабеля при температурах ниже минус 25°С.

Запрещены работы по прокладке кабеля при температурах окружающего воздуха ниже минус 40°С.

Предварительный прогрев кабеля осуществлять внутри обогреваемых помещений с окружающей средой до +40°С либо в тепляках или палатках с горелками инфракрасного излучения или с обогревом воздуходувками при температуре до +40°С.

Продолжительность прогрева кабеля на барабанах в теплом помещении или тепляках выбирать в соответствии с приведенной ниже таблицей 1. Таблица 1

Температура воздуха в помещении	+5°С ... +10°С	+10°С ... +25°С	+25°С ... +40°С
Продолжительность прогрева кабеля, не менее	3 суток	1 сутки	18 часов

4.3 Минимальный радиус изгиба кабеля:

Во время прокладки кабеля радиусы его изгиба не должны быть менее 20хD, где D - это диаметр кабеля по его внешней оболочке.

4.4 Этапы работ

Вся процедура подземной прокладки кабелей включает в себя несколько этапов:

- выбор и согласование трассы прокладки кабеля,

- разметка и разбивка трассы,

- рытье траншеи,

- обустройство подсыпки (подушки) из мелкой земли без камней или песка,

- кладка защитных труб (в том случае, если предусмотрено проектом),

- приемка траншеи под прокладку кабеля,

- подготовка кабеля к прокладке,

- прокладка кабеля (если кабель прокладывается в трубах, то протяжка кабеля в трубах),

- установка соединительных муфт,

- засыпка кабеля мелкой землей без камней или песком,

- защита кабеля красным глиняным кирпичом или асбоцементными плитами,

- прокладка сигнально-предупредительной ленты (если предусмотрено проектом),

- составление акта скрытых работ,

- испытания кабельной линии и засыпка траншеи грунтом.

Все эти электромонтажные работы должны быть выполнены в той последовательности, в которой перечислены.

4.5 Выбор трассы для прокладки кабеля

От правильного выбора трассы зависит стоимость сооружения кабельных линий и сетей, их долговечность, а также надежность и бесперебойность действия. Трассу подземных кабельных линий выбирают исходя из того, чтобы длина кабеля, прокладываемого между заданными пунктами, была наименьшей и обеспечивалось удобство производства работ по прокладке кабеля и дальнейшему его техническому обслуживанию и эксплуатации.

Любые электромонтажные работы, связанные с раскопками земли и укладкой кабеля в землю, требуется начинать только после полученных разрешений на прокладку кабеля, так как в земле могут быть проложены другие инженерные системы, и вы можете их повредить либо проложить кабель с нарушением существующих норм.

Если земляные работы проводятся в населенных пунктах, то до их начала заказчик обязан оформить в органах территориальной администрации разрешение на выполнение предусмотренных проектом работ и передать его подрядчику.

Подрядчик обязан на основании разрешения получить ордер на производство работ у владельца охранной зоны подземных коммуникаций.

В ордере указывают:

-фамилию, имя, отчество и должность лица, ответственного за ведение работ;

- срок выполнения строительных работ на объекте, увязанный с представленным проектом производства работ;

- организации, на которые возлагаются работы по восстановлению дорожных покрытий, пересадке зеленых насаждений и сроки выполнения этих работ;

- организации, представители которых должны быть вызваны на место до начала земляных работ.

Рабочая документация, ордер на право производства работ и копия письменного документа-извещения должны находиться на месте производства работ.

Производство земляных работ в пределах охранных зон действующих подземных сооружений (кабели силовые и связи, трубопроводы и т.п.), а также надземных сооружений при их пересечении (железные дороги, шоссе), при прокладке кабеля по обочине и пр. допускается только при наличии письменного разрешения организации, эксплуатирующей эти сооружения, и в присутствии ее представителя, а также ответственного исполнителя работ. Производство работ в таких местах должно быть согласовано и отражено в проектной документации.

Строительная организация обязана не позднее чем за трое суток до начала земляных работ в письменной форме уведомить о предстоящих работах, а за сутки - вызвать к месту работ представителей заинтересованных организаций для уточнения местоположения принадлежащих им сооружений и согласования мер, исключающих повреждение этих сооружений. До прибытия представителей производство земляных работ запрещается.

Трасса перед рытьем траншеи должна быть осмотрена для выявления мест на трассе, содержащих вещества, разрушительно действующие на оболочку кабеля (солончаки, известь, вода, насыпной грунт, содержащий шлак или строительный мусор, участки, расположенные ближе 2 м от сточных, выгребных и мусорных ям и т.п.). При невозможности обхода этих мест кабель следует прокладывать в чистом нейтральном грунте в асбестоцементных трубах с дополнительной их герметизацией. При засыпке кабеля нейтральным грунтом траншея должна быть дополнительно расширена с обеих сторон на 0,5-0,6 м и углублена на 0,3-0,4 м.

Прокладку подземного кабеля и кабельной канализации в населенных пунктах целесообразно производить по улицам.

В городах и поселках прокладка кабелей в земле (в траншеях) осуществляется по непроезжей части улиц (под тротуарами), по дворам и техническим полосам в виде газонов, с кустарниковыми посадками, имеющим наименьшую загрузку другими подземными сооружениями (водопровод, канализация, газопровод, силовые кабели и т.п.), так, чтобы меньше нарушать уличное движение во время работ по прокладке кабельной линии и ее эксплуатации.

При работе в пределах охранных зон подземных коммуникаций ответственный исполнитель работ обязан проинструктировать под расписку бригадира и машинистов, работающих на механизмах, об условиях производства работ, показать места прохождения подземных коммуникаций по чертежам и в натуре, обозначить границы, в пределах которых запрещено работать с помощью землеройных механизмов, а также применять ударные механизмы

Должно быть проведено предварительное шурфование для точного определения подземных сооружений, пересекаемых трассой прокладываемого кабеля связи или трубопровода кабельной канализации.

Шурфы должны иметь длину 1 м по оси будущей траншеи. В том случае, когда подземные сооружения проходят параллельно будущей трассе, шурфы должны быть вырыты перпендикулярно ее оси через каждые 20 м. Длина каждого шурфа должна превышать ширину проектируемой траншеи с каждой ее стороны не менее чем на 0,3 м.

Глубина шурфов, если разыскиваемые сооружения не обнаруживаются, должна превышать глубину траншеи на 0,2 м. Шурфование должно производиться в присутствии представителя организации, эксплуатирующей подземные сооружения.

Вскрытые при шурфовании и при разработке траншей подземные сооружения должны быть защищены специальным коробом и подвешены способом, указанным в рабочих чертежах.

При обнаружении в ходе выполнения земляных работ подземных сооружений, не указанных в рабочих чертежах, работы должны быть немедленно прекращены до выяснения назначения этих сооружений и согласования дальнейшего производства работ с их владельцами.

При прокладке в земле параллельно с другими эксплуатируемыми кабелями или инженерными коммуникациями вблизи зданий и сооружений должны соблюдаться расстояния в свету (не менее);

- между кабелями до 10 кВ - 0,1 м (это же расстояние при параллельной прокладке вновь прокладываемых кабелей);

- от кабелей 35 кВ - 0,25 м;

-контрольные кабели или кабели связи, прокладываемые в одной траншее, следует располагать параллельно на расстоянии 50 мм друг от друга без перекрещивания (допускается прокладка контрольных кабелей вплотную друг к другу);

- расстояние между силовыми кабелями до 10 кВ и контрольными кабелями должно быть не менее 100 мм, а между силовыми кабелями и кабелями связи - не менее 500 мм;

- расстояние между информационными кабелями СВТ и силовыми кабелями до 1000 В - не менее 0,7 м, силовыми кабелями 6-10 кВ - не менее 1,5 м;

- от кабеля до лесных насаждений - не менее 3 м, от стволов деревьев - 2 м и от кустарников - 0,75 м

- от фундаментов зданий и сооружений - 0,6 м

- от трубопроводов, водопровода, канализации, дренажа, газопроводов низкого и среднего давления - 1 м - от газопроводов высокого давления и теплопроводов - 2 м

- от электрифицированной железной дороги - 10,75 м

- от трамвайных путей - 2,75 м - от автомобильной дороги от бровки - 1 м;

- от бордюрного камня - 1,5 м

- от крайнего провода ВЛ 110 кВ - 10 м

- от опоры ВЛ 1 кВ - 1 м - пересечение кабельных трасс

1 - кабель

Рисунок 1 - Прокладка кабелей рядом с кустарниками и деревьями

1 - кабель до 10 кВ; 2 - фундамент

Рисунок 2 - Прокладка кабелей рядом с фундаментом здания и сооружений

1 - трубопровод; 2 - кабель до 10 кВ

Рисунок 3 - Прокладка кабелей параллельно трубопроводам, водопроводам, канализации, дренажу, газопроводам низкого и среднего давления

1 - лоток; 2 - кабель до 10 кВ

Рисунок 4 - Прокладка кабелей рядом с теплотрассами и газопроводами высокого давления

1 - кабель до 10 кВ; 2 - головка рельсы

Рисунок 5 - Прокладка кабелей параллельно с электрифицированной железной дорогой

1 - головка рельсы; 2 - кабель до 10 кВ

Рисунок 6 - Прокладка кабелей параллельно с трамвайными путями

1 - полотно дороги; 2 - бордюрный камень; 3 - кабель до 10 кВ

Рисунок 7 - Прокладка кабелей параллельно автомобильной дороге

1 - опора ВЛ; 2 - кабель 1-10 кВ

Рисунок 8 - Прокладка кабелей рядом с воздушной линией электропередачи напряжением 110 кВ

1 - опора ВЛ; 2- кабель до 1 кВ

Рисунок 9 - Прокладка кабелей рядом с воздушной линией электропередачи до 1 кВ

Допускается уменьшение перечисленных расстояний в стесненных условиях, но это должно быть оговорено в проекте и должны быть предусмотрены меры по защите кабелей в трубах или блоках.

1 - кабель до 10 кВ; 2 - кирпичи

Рисунок 10 - Пересечение кабельных трасс напряжением до 10 кВ

1 - кабель до 10 кВ; 2 - трубопровод

Рисунок 11 - Пересечение кабелей с трубо-, водо- и газопроводами

Ширина траншеи по верху при ручном способе разработки должна соответствовать данным, приведенным в таблице 2.

Таблица 2

Глубина траншеи, м	Ширина траншеи по верху, м, при числе кабелей
Глубина траншеи, м	1	2	3	4
0,5	0,35	0,35	0,4	0,4
0,6-0,7	0,35	0,4	0,45	0,45
0,9	0,4	0,4	0,45	0,5
1,0	0,45/0,55	0,45/0,55	0,5/0,6	0,55/0,65
1,2	0,5/0,6	0,5/0,6	0,55/0,65	0,6/0,7

Примечания. 1 В числителе дроби дана ширина траншеи без крепления, в знаменателе - с креплением.

2 Ширина траншеи по низу должна быть на 0,1 м меньше ширины по верху.

3 Ширина траншей в скальных и мерзлых грунтах при предварительном рыхлении взрывным способом определяется технологией буровзрывных работ.

4 Ширина траншей, разрабатываемых механизированным способом, определяется шириной инструмента.

Контрольные вопросы

1. При какой минимальной температуре прокладка кабелей выполняется без подогрева?

2. Каким образом можно подогреть кабель перед его прокладкой в кабельной трассе?

3. Какой комплект механизмов применяется при прокладке кабелей в траншеях?

4. Когда производится окончательная засыпка траншеи с уложенным кабелем?

5.Что является заключительной операцией монтажа кабельной линии при прокладке ее в земле?

6.Каковы основные условия прокладки кабелей в блочной канализации?

7.Что необходимо сделать перед прокладкой кабелей в блочной канализации?

8. Какие марки кабелей применяются для прокладки в блочной канализации?

Практическое занятие № 13

Виды проводов. Открытая и закрытая установка. Недостатки и преимущества.

Цель занятия : научить обучающихся производить монтаж открытой и скрытой электропроводки.

Расходные материалы: провод двухжильный ПУГ СП 2*1.5, провод трехжильный ПВС 3*1.5, распредкоробка, штепсельная вилка, ламповые патроны, лампочка12 В , саморезы по дереву, гофра для наружной электропроводки, клипсы, пружинный зажим wago ,колпачки СИЗ (соединительный изолирующий зажим) .

Инструменты и приспособления: плоскогубцы, круглогубцы, набор отверток, монтерский нож, бокорезы, доска подкладная.

Технические средства: мультимедиапроектор, ноутбук, тестер, трансформатор понижающий 12 В.

Наглядные пособия: Образец собранной схемы, инструкционные карты.

Схема электрическая принципиальная - документ, определяющий полный состав элементов и взаимосвязи между ними и, как правило, дающий полное (детальное) представление о принципах работы изделия (установки)

Схема электромонтажная – это документ, показывающий соединения составных частей изделия (установки) и определяющий провода, жгуты, кабели или трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединений и ввода (разъемы, платы, зажимы и т.п.)

Схема расположения - документ, определяющий относительное расположение составных частей изделия (установки), а при необходимости, также жгутов (проводов, кабелей), трубопроводов, световодов и т.п.

В группу электроустановочных входят изделия, необходимые для монтажа квартирных электропроводок, подключения к ним приборов и машин, защиты проводки, приборов и машин от токов короткого замыкания, перегрузки и других целей. Ассортимент этой группы очень широк: патроны, выключатели, переключатели, штепсельные вилки и розетки, предохранители, изоляционные ролики, втулки, воронки, лента.

Электропроводкой называется совокупность изолированных проводов и кабелей с элементами их крепления с защитными и поддерживающими конструкциями.

Электропроводка обеспечивает подвод электроэнергии к электроприёмникам потребителя. При проектировании электропроводок руководствуются ПУЭ и СНИП.(правила электроустановок и строительными нормами и правилами)

При монтаже электропроводки схем освещения следует соблюдать правила использования цветовой разметки изоляции для каждой магистрали. Она в дальнейшем значительно облегчит поиск неисправностей и выполнение доработок. Каждый проводник L, N и РЕ на всем протяжении квартиры должен быть одного цвета. Принято использовать проводники с желто-зеленой изоляцией для защитного нуля, голубой — для рабочего N, а оставшуюся, например, красную или белую — для фазы L .

Чаще всего фазные проводники бывают красного или черного цвета, но встречается и другая окраска: коричневый, сиреневый, оранжевый, розовый, фиолетовый, белый, серый. Вот во все эти цвета может быть окрашены фазы. С ними проще будет разобраться, если исключить нулевой провод и землю . Ноль или нейтраль имеет синий или голубой цвет, иногда — синий с белой полосой. Другие цвета в электрике для обозначения нуля не используются. Таким он будет в любом кабеле: трехжильном, пятижильном или с большим количеством проводников.

Одно из главных правил в установке хоть какого вида выключателя, освещения либо автоматического — он практически постоянно ставится на фазовый провод. На первый взгляд, какая разница — так как, в случае если установить выключатель на нулевой проводник, все точно также цепь окажется разомкнутой и свет потухнет. Разница есть. Предположим, выключатель установлен на нулевой проводник. Лампочка в осветительном приборе перегорела, и ее пригодилось поменять. 1-ый ваш шаг — щелкнуть выключателем, разделяя цепь, и спокойно вывинчивать сломанную лампочку в абсолютной убежденности, что тока в цепи нет (лампочка-то не горит). Но при разорванной цепи на ноле напряжение в фазовом электропроводе не исчезло. Случайно прикоснувшись к фазовому контакту в патроне, человек мгновенно делается новоиспеченным нолем, другими словами его бьет током. В случае если случился контакт ТПЖ с корпусом осветительного прибора в следствии неисправности, то прикосновение к этому устройству может привести к печальным последствиям.

Электропроводки бывают скрытые и открытые.

Скрытая - предохраняет провода и кабели от механических повреждений и воздействия внешней среды ( внутри стен)

Открытая - проложена по поверхности стен, потолков, на изоляторах, в трубах, в металлорукавах, в кабель – каналах, в гофре.

В наше время, при реконструкции старой сети или прокладке новой, кабели и провода часто рекомендуют заключать в дополнительное защитное покрытие. Для этой цели была разработана удобная гофра для электропроводки. Такая защитная оболочка представлена множеством типов, но всегда представляет собой трубу с ребристыми стенками, за счет чего она становится и более прочной, и очень гибкой.

Электрический кабель рекомендуют заключать в гофрированную трубу по нескольким причинам. При этом учитываются условия, при которых будет производиться эксплуатация электропроводки, так как от них во многом зависят оптимальные характеристики этой дополнительной защитно-изоляционной оболочки.

Ход работы :

1.Записать основные определения.

2.Перечертить электромонтажную схему.

3.Собрать электрическую схему на подкладной доске состоящую из штепсельной вилки, двойного выключателя, двух ламповых патронов в соответствии с выданной инструкционной картой.

4.Сдать работу для проверки мастеру.

5.С разрешения мастера вкрутить лампочки в ламповые патроны и проверить работу собранной электрической схемы от понижающего трансформатора 12 В.

6.Разобрать схему, разложить все на свои места, убрать свое рабочее место.

	Виды деятельности	Задание
1	Изучите электрическую принципиальную схему

Правила безопасной работы с электромонтажным инструментом

1. На рабочем столе должны находиться только те материалы, детали и инструменты, которые используются в работе.

2. Срезать изоляцию с проводов следует на подкладной доске, перемещая монтажный нож от себя, чтобы избежать порезов.

3. Работать нужно только исправным инструментом. Ручки кусачек, плоскогубцев, пассатижей держать в обхват. Подавать инструмент ручкой от себя, а класть на стол — ручкой к себе.

4. Использовать электромонтажные инструменты следует только по назначению.

5. С инструментом и материалами необходимо обращаться бережно, не ронять их.

6. По окончании работы электромонтажный инструмент нужно сдать мастеру.

Инструкционная карта к выполнению практического задания

2	Изучите электромонтажную схему
3	Изучите схему расположения
4	Определите количество расходных материалов
5	Выполните крепеж распредкоробки и гофры согласно схемы расположения объектов
6	Подготовьте провода к работе
7	Выполните подключение штепсельной вилки

Практическое занятие № 14

Кабели и провода. Опоры ЛЭП.

Цель занятия : ознакомить обучающихся с типами опор, проводов и кабелей ЛЭП.

Опоры ЛЭП предназначены для сооружений линий электропередач при расчётной температуре наружного воздуха до –65 °C и являются одним из главных конструктивных элементов ЛЭП, отвечающим за крепление и подвеску электрических проводов на определённом уровне.

По способу подвеса делятся на две основные группы:

1. Опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах.

2. опоры анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

По назначению: 1. Анкерные – опоры, которые располагаются по краям анкерного участка. Они устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды, воспринимают продольную нагрузку от тяжения проводов и тросов. Их конструкция отличается жесткостью и прочностью. Расстояние между анкерными опорами не превышает 5 км в случае выполнения ЛЭП проводами сечением до 185 мм² и не превышают 10 км, когда сечение свыше 185 мм². Анкерные опоры имеют жесткое крепление проводов и, как следствие, испытывают большое динамическое воздействие.

2. Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально, на опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов производится проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные — от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры. Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. Обычно составляют 80—90 % всех опор ВЛ.

3. Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ, при нормальных условиях воспринимают равнодействующую сил натяжения проводов и тросов смежных пролётов, направленную по биссектрисе угла, дополняющего угол поворота линии на 180°.

4. Концевые опоры - разновидность анкерных и устанавливаются в конце или начале линии. При нормальных условиях работы ВЛ они воспринимают нагрузку от одностороннего натяжения проводов и тросов.

5. Транспозиционные - для изменения порядка расположения проводов на опорах.

6. Ответвительные - для устройства ответвлений от магистральной линии.

7. Перекрёстные - при пересечении ВЛ двух направлений.

8. Противоветровые - для усиления механической прочности ВЛ.

9. Переходные - при переходах ВЛ через инженерные сооружения или естественные преграды.

По материалу изготовления:

1. Железобетонные — выполняют из бетона, армированного металлом. Для линий 35—110 кВ и выше обычно применяют опоры из бетона. Достоинством железобетонных опор является их стойкость в отношении коррозии и воздействия химических реагентов, находящихся в воздухе.

2. Металлические - выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками.

Делятся на:

o Металлические решётчатые опоры o Металлические многогранные опоры

3. Деревянные - выполняют из круглых брёвен. Основные достоинства этих опор - малая стоимость и простота изготовления. Основной недостаток - гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой. Пропитка древесины специальным антисептиками увеличивает срок её службы с 4—6 до 15—25 лет. Для увеличения срока службы деревянную опору обычно выполняют не из целого бревна, а составной: из более длинной основной стойки и короткого стула, пасынка, или железобетонной стойки. Стул скрепляют с основной стойкой при помощи проволочного бандажа. Широко применяют составные деревянные опоры с железобетонными стульями. Деревянные опоры выполняют Аобразными или П-образными. П-образная конструкция является более устойчивой, но требует больших капиталовложений из-за повышенного расхода материала по сравнению с А-образной.

По способу закрепления в грунте:

1. Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт.

2. Опоры, устанавливаемые на фундаменты.

По напряжению

Опоры подразделяются на опоры для линий 0,4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опоры, длиннее её траверсы и больше её вес. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли.

Расстояние от точки подвеса до низшей точки провода называют стрелой провеса. Наименьшее расстояние от низшей точки провода до земли называется габаритом приближения провода к земле h. Габарит должен обеспечивать безопасность движения людей и транспорта, он зависит от условий местности, напряжения линии и т.п. Для ненаселенной местности габарит h = 5... 7 м, для населенной - h = 6... 8 м.

Высота опоры при горизонтальном расположении проводов определяется габаритом h и максимальной стрелой провеса f . При креплении проводов на гирляндах изоляторов высота опоры увеличивается еще на длину гирлянды X.

Расстояние D между соседними проводами фаз ВЛ обеспечивает требуемый изоляционный промежуток и зависит в основном от ее номинального напряжения. Для линий напряжением 6... 10 кВ это расстояние в среднем составляет 1 м, 110 кВ - 4 м, 220 кВ - 7 м, 500 кВ - 12 м, 750 кВ - 15 м. На двухцепных опорах расстояния между проводами разных цепей берутся такими, при которых возможны ремонтные работы на одной из цепей без отключения второй.

Длину пролета линии l обычно определяют из экономических соображений. С увеличением длины пролета возрастает стрела провеса, а следовательно, и высота опор, что увеличивает их стоимость.

Для линий напряжением до 1 кВ длина пролета обычно составляет 30...75 м, для линий напряжением 110 кВ - 150...200 м при высоте опор с горизонтальным расположением проводов 13... 14 м, для линий напряжением 220...500 кВ длина пролета составляет 400...450 м при высоте опор 25...30 м.

Над проводами воздушных линий для защиты их от атмосферных перенапряжений подвешиваются грозозащитные тросы. Обычно используют тросы из сталеалюминевых проводов.

При подвеске на изоляторах тросы могут быть использованы в качестве проводов связи.

а)

б)

в)

Рис. 3 Крепление проводов на анкерных опорах со штыревыми изоляторами (а, б); с подвесными изоляторами (в)

Крепление голых проводов на анкерных опорах ВЛ напряжением до 1 кВ со штыревыми изоляторами осуществляется закручиванием проводов так называемой «заглушкой» (рис. 3, а). На опорах ВЛ напряжением выше 1 кВ со стержневыми изоляторами крепление проводов выполняется петлей, образованной с помощью болтового плашечного зажима (рис. 3, б).

Крепление проводов на анкерных опорах с подвесными изоляторами осуществляется с помощью натяжных зажимов (рис. 3, в). Зажим 1 с помощью сцепной арматуры 2 крепится к нижнему изолятору гирлянды 3. Провод в зажиме затягивается прижимными плашками с помощью U- образных шпилек 4.

На анкерных опорах короткие концы проводов (шлейфы), идущие от двух натяжных зажимов одной фазы, соединяются болтовыми зажимами или свариваются с помощью термитного патрона.

Крепление изолированных проводов на анкерных опорах ВЛ напряжением до 1 кВ выполняется без изоляторов (рис. 4) с помощью анкерных зажимов, фиксирующих несущую нулевую жилу.

Крепление изолированных проводов на анкерных опорах ВЛ напряжением выше 1 кВ выполняется через подвесные изоляторы и натяжные болтовые зажимы (рис. 5). Корпус зажима и прижимная плашка изготавливаются из алюминиевого сплава. Момент затяжки болтов зажима нормируется и обеспечивается динамометрическим ключом. Величина момента указывается на корпусе зажима или в спецификации к нему.

Рис. 4. Крепление СИП на анкерной опоре: 1– опора; 2 – оттяжка; 3 – крюк; 4 – анкерный зажим; 5 – несущая нулевая жила; 6 – фазные провода; 7 - фиксатор

Рис. 5. Крепление ЗИП на анкерной опоре: 1 – опора; 2 – оттяжка; 3 – траверса; 4 – подвесной изолятор; 5 – натяжной зажим; 6 – изолированный провод; 7

– арматура для крепления изоляторов к траверсе; 8 – арматура для крепления натяжного зажима к изолятору.

Крепление голых проводов на промежуточных опорах со стержневыми изоляторами осуществляется вязкой из алюминиевых проволок (рис. 6, а). На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провод с монтажных роликов перекладывается в поддерживающий зажим 1 (рис. 6, б), прикрепляемый к нижней части изолятора 2. Провод в зажиме затягивается прижимными плашками с помощью U-образных шпилек 3. На рис. 6, б показан полимерный подвесной изолятор.

а)

б)

Рис. 6. Крепление проводов на промежуточных опорах со штыревыми изоляторами (а) и подвесными изоляторами (б)

Крепление изолированных проводов на промежуточных опорах ВЛ напряжением до 1 кВ выполняется с помощью укладки нулевой жилы СИП в поддерживающий болтовой зажим (рис. 7). Крепление ЗИП на промежуточных опорах ВЛ напряжением выше 1 кВ со штыревыми изоляторами осуществляется вязкой провода к изолятору (рис. 2.13).

Ответвления от линии с СИП (рис. 2.14,а) выполняются с помощью болтовых прокалывающих зажимов (рис. 2.14,б) без снятия изоляции с провода. После монтажа ответвления на зажимы устанавливаются защитные кожуха, изготовленные из стойкой к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению пластмассы.

Рис. 7. Крепление СИП на промежуточной опоре: 1– опора; 2 – крюк; 3 – поддерживающий болтовой зажим; 4 – несущая нулевая жила; 5 – фазные жилы

Рис. 8. Крепление ЗИП на промежуточной опоре: 1 – опора; 2 – траверса; 3 – штыревой изолятор; 4 – провод; 5 – вязка провода к изолятору

а)

б)

Рис. 9. Ответвление СИП (а) и болтовой прокалывающий зажим (б):

1 – основная линия с СИП; 2 – ответвление; 3 – прокалывающий зажим в защитном кожухе

Монтаж грозозащитных тросов аналогичен монтажу проводов.

Соединение тросов выполняется, как правило, с помощью стальных прессуемых соединителей. На ВЛ напряжением до 110 кВ крепление троса к опорам выполняется с помощью сцепной арматуры без изолятора. На ВЛ напряжением 220 кВ крепление троса ко всем опорам выполняется через подвесной изолятор, как правило, стеклянный, шунтированный искровым промежутком. В каждом анкерном участке на одной из анкерных опор трос заземляется.

Большинство работ по монтажу проводов и тросов связано с подъемами на опоры. На ВЛ напряжением до 10 кВ монтажники поднимаются на опоры, как правило, с помощью монтажных когтей (лазов) и поясов. На ВЛ более высокого напряжения широко используются телескопические вышки и гидроподъемники.

После окончания всех монтажных работ на опоры ВЛ на высоте 2…3 м наносятся следующие знаки:

· порядковые номера опор; номер ВЛ или ее условное обозначение;

· информационные знаки с указанием ширины охранной зоны; предупредительные плакаты на всех опорах в населенной местности.

Контрольные вопросы :

Практическая работа № 15

Расчет ВАХ, Решение задач по расчету ВАХ.

Механическая характеристика.

Рис. 262. Механические характеристики асинхронного двигателя: а — естественная; б — при включении пускового реостатаРис. 262. Механические характеристики асинхронного двигателя: а — естественная; б — при включении пускового реостата

2), R2п (кривая 3) и R3п (кривая 4), называют реостатными механическими характеристиками.

Рабочие характеристики.

Рис. 264. Рабочие характеристики асинхронного двигателяРис. 264.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Работа при пониженном напряжении и обрыве одной из фаз.

Контрольные вопросы

1. Какова цель расчета магнитной цепи асинхронной машины?

2. Как влияет выбор значения магнитной индукции в воздушном зазоре на свойства асинхронного двигателя?

3. Какие марки листовых электротехнических сталей применяют в асинхронных двигателях?

4. Как определить коэффициент магнитного насыщения?

5. Чем обусловлены индуктивные сопротивления рассеяния обмоток статора и ротора асинхронного двигателя?

6. Почему электромагнитные силы в асинхронном двигателе приложены главным образом к зубцам сердечника, а не к проводам обмотки.

Практическая работа № 16

Расчет ВАХ, Решение задач по расчету ВАХ.

Цель работы : Выполнить расчет вольт – амперной характеристики асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, на основании расчета построить диаграмму механической характеристики..

Характеристики асинхронных двигателей.

На примере асинхронного двигателя рассмотрим такие параметры как мощность, работа, КПД, косинус фи, вращающий момент, угловая скорость, линейная скорость и частота. Все эти характеристики оказываются важными при проектировании оборудования, в котором электродвигатели служат в качестве приводных.

Механические характеристики электродвигателя представляют собой зависимость угловой скорости ω от развиваемого им момента на валу, т.е. ω = f (M). Различают естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя.

Естественная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с номинальными параметрами при нормальной схеме включения. Искусственная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с параметрами, отличающимися от номинальных, например, при введении сопротивления, изменении питающего напряжения, частоты и др.

Механические характеристики электродвигателей: 1 - абсолютно жесткая характеристика, 2 - жесткая характеристика, 3 - мягкая механическая характеристика

Сегодня особенно широко распространены в промышленности именно асинхронные электродвигатели, поэтому на их характеристиках и остановимся.

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя

Для примера рассмотрим АИР80В2У3.

Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

На шильдике (на паспортной табличке) электродвигателя указывается всегда номинальная механическая мощность на валу данного двигателя. Это не та электрическая мощность, которую данный электродвигатель потребляет из сети.

Так, например, для двигателя АИР80В2У3, номинал в 2200 ватт соответствует именно механической мощности на валу. То есть в оптимальном рабочем режиме данный двигатель способен выполнять механическую работу 2200 джоулей каждую секунду. Обозначим эту мощность как P1 = 2200 Вт.

Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Чтобы определить номинальную активную электрическую мощность асинхронного электродвигателя, опираясь на данные с шильдика, необходимо принять в расчет КПД. Так, для данного электродвигателя КПД составляет 83%.

Что это значит? Это значит, что только часть активной мощности, подаваемой из сети на обмотки статора двигателя, и безвозвратно потребляемой двигателем, преобразуется в механическую мощность на валу. Активная мощность равна P = P1/КПД. Для нашего примера, по представленному шильдику видим, что P1 = 2200, КПД = 83%. Значит P = 2200/0,83 = 2650 Вт.еклама

Номинальная полная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Полная электрическая мощность, подаваемая на статор электродвигателя от сети всегда больше механической мощности на валу и больше активной мощности, безвозвратно потребляемой электродвигателем.

Для нахождения полной мощности достаточно активную мощность разделить на косинус фи. Таким образом, полная мощность S = P/Cosφ. Для нашего примера P = 2650 Вт, Cosφ = 0,87. Следовательно полная мощность S = 2650/0,87 = 3046 ВА.

Номинальная реактивная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Часть полной мощности, подаваемой на обмотки статора асинхронного электродвигателя, возвращается в сеть. Это реактивная мощность Q.

Q = √(S² - P²)

Реактивная мощность связана с полной мощностью через sinφ, и связана с активной и с полной мощностью через квадратный корень. Для нашего примера:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 ВАР

Реактивная мощность Q измеряется в ВАР — в вольт-амперах реактивных.

Теперь давайте рассмотрим механические характеристики нашего асинхронного двигателя: номинальный рабочий момент на валу, угловую скорость, линейную скорость, частоту вращения ротора и ее связь с частотой питания электродвигателя.

Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя

Скорость вращательного движения на практике часто оценивается частотой вращения, то есть числом оборотов вала двигателя в минуту. Угловая скорость выражается в радианах в секунду (рад/с). Угловой скоростью удобнее пользоваться при выводе формул и проведении расчетов, частотой вращения - при практической оценке скоростных свойств двигателей.

На шильдике мы видим, что при питании переменным током частотой в 50 Гц, ротор двигателя совершает при номинальной нагрузке 2870 оборотов в минуту, обозначим эту частоту как n1.

Что это значит? Поскольку магнитное поле в обмотках статора создается переменным током частотой 50 Гц, то для двигателя с одной парой полюсов (коим является АИР80В2У3) частота «вращения» магнитного поля, синхронная частота n, оказывается равной 3000 оборотов в минуту, что тождественно 50 оборотам в секунду.

Но поскольку двигатель асинхронный, то появление в обмотке ротора ЭДС и вращающего момента возможно только при наличии разности между скоростями магнитного поля и ротора. Это различие называют скольжением (s). Ротор вращается с отставанием на величину скольжения.

Значение s можно определить, разделив разность синхронной и асинхронной частот на синхронную частоту, и выразив это значение в процентах:

s = ((n – n1)/n)*100%

Для нашего примера s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%

Угловая скорость асинхронного двигателя

Угловая скорость ω выражается в радианах в секунду. Для определения угловой скорости достаточно частоту вращения ротора n1 перевести в обороты в секунду (f), и умножить на 2 Пи, поскольку один полный оборот составляет 2 Пи или 2*3,14159 радиан. Для двигателя АИР80В2У3 асинхронная частота n1 составляет 2870 оборотов в минуту, что соответствует 2870/60 = 47,833 оборотам в секунду.

Умножая на 2 Пи, имеем: 47,833*2*3,14159 = 300,543 рад/с. Можно перевести в градусы, для этого вместо 2 Пи подставить 360 градусов, тогда для нашего примера получится 360*47,833 = 17220 градусов в секунду. Однако подобные расчеты обычно ведут именно в радианах в секунду. Поэтому угловая скорость ω = 2*Пи*f, где f = n1/60.

Линейная скорость асинхронного электродвигателя

Линейная скорость v относится к оборудованию, на котором асинхронный двигатель установлен в качестве привода. Так, если на вал двигателя установлен шкив или, скажем, наждачный диск, известного радиуса R, то линейная скорость точки на краю шкива или диска может быть найдена по формуле: v = ωR

Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя

Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется номинальным вращающим моментом Мн. Вращающий момент М связан с механической мощностью P1 через угловую скорость следующим образом:

P = ωМ

Вращающий момент или момент силы, действующей на определенном расстоянии от центра вращения, для двигателя сохраняется, причем с ростом радиуса уменьшается сила, а чем радиус меньше, тем больше сила, поскольку:

М = FR

Так, чем больше радиус шкива, тем меньшая сила действует на его краю, а наибольшая сила действует непосредственно на валу электродвигателя.

Для приведенного в качестве примера двигателя АИР80В2У3 мощность P1 равна 2200 Вт, а частота n1 равна 2870 оборотов в минуту или f = 47,833 оборота в секунду. Следовательно угловая скорость составляет 2*Пи*f, то есть 300,543 рад/с, и номинальный вращающий момент Мн равен P1/(2*Пи*f). Мн =

2200/(2*3,14159*47,833) = 7,32 Н*м.

Таким образом, исходя из данных, указанных на шильдике асинхронного электродвигателя, можно найти все основные электрические и механические его параметры.

Контрольные вопросы

1. Что называется скольжением двигателя и как его определить?

2. От чего зависит вращающий момент асинхронного двигателя?

3. Зачем при пуске асинхронных двигателей с фазным ротором в цепь ротора вводится пусковой реостат?

4. Как осуществляется реверсирование асинхронных двигателей?

5. Как производится регулирование скорости асинхронных двигателей?

Практическая работа № 17

Устройство и принцип действия машин постоянного тока.

Цель работы : Изучить устройство и принцип действия МПТ

Конструкция машин постоянного тока

Машина постоянного тока, как и всякая электрическая машина, состоит из двух основных частей: неподвижной части - статора и вращающейся части - ротора (рис.1). Статор предназначен для создания магнитного поля и является индуктором. Ротор машины постоянного тока принято называть якорем. Если машина работает в режиме генератора, то с помощью якоря механическая энергия вращательного движения преобразуется в электрическую энергию постоянного тока. При работе машины в режиме генератора подводимая к ней электрическая энергия превращается при помощи якоря в механическую энергию.

Рис.1. Устройство электрической машины постоянного тока

Конструктивно индуктор состоит из станины, основных и добавочных полюсов. Станина 6 (рис.1) - это замкнутый магнитопровод, обычно выполненный из стали. К внутренней части станины прикрепляют главные и дополнительные полюса. В нижней наружной части станины имеются лапы, служащие для крепления машины к фундаменту. К торцам станины присоединены подшипниковые щиты, в которых имеются посадочные места под подшипники.

Главные полюса, прикрепляемые болтами к внутренней поверхности станины, предназначены для создания магнитного потока. Главные полюса состоят из сердечника и обмотки. Сердечник 4 набирают из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали. На сердечнике полюса находится обмотка возбуждения 5.

Между главными полюсами расположены добавочные полюса для улучшения условий токосъема с коллектора. Обмотка добавочных полюсов соединяется последовательно с обмоткой якоря.

Якорь состоит из вала, сердечника 3 с обмоткой 9 и коллектора 1. Сердечник набирают из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для уменьшения потерь от вихревых токов. В листах якоря выштампованы пазы. В пазы укладывают обмотку из изолированного медного провода. Обмотка состоит из отдельных секций, которые на коллекторе электрически соединены друг с другом. Коллектор, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный, напрессован на вал якоря. Он состоит из отдельных коллекторных пластин, изолированных как друг от друга, так и от вала. К коллекторным пластинам припаяны концы секций обмотки якоря. На рис.2 изображен коллектор, выполненный на пластмассе. Он состоит из медных коллекторных пластин 1, пластмассы 2, а также армирующих стальных колец и стальной втулки 3 для повышения прочности коллектора.

Рис.2. Коллектор машины постоянного тока

На вал якоря с двух сторон напрессованы подшипники, которые при сборке машины размещают в посадочные места подшипниковых щитов. Таким образом, якорь размещается внутри индуктора так, что его сердечник находится точно между полюсами индуктора с зазором к ним. Подшипники служат для уменьшения трения якоря при его вращении.

Скользящий контакт между вращающимися и неподвижными частями машины создают при помощи коллектора и щеток. Щетки установлены в щеткодержателе (рис.3), который состоит из обоймы 4, в которой размещена щетка 3, прижатая при помощи курка 1 и пружины 2 к поверхности коллектора. Щеткодержатель устанавливается при помощи зажима 5 на щеточном пальце, выполненном в виде шпильки, которая закрепляется на подшипниковом щите.

Щетка снабжена гибким токопроводом 6.

Для присоединения обмоток машины к электрической сети машина снабжается коробкой выводов.

Рис. 3. Щеткодержатель (сдвоенный)

Принцип действия машин постоянного тока

Принцип действия электрических машин основан на использовании явления электромагнитной индукции. Сущность этого явления заключается в том, что в проводнике (контуре), перемещающемся в магнитном поле и пересекающем его силовые линии, индуктируется электродвижущая сила (ЭДС).

Согласно закону электромагнитной индукции, мгновенное значение ЭДС, наведенной в проводнике, когда тот движется в плоскости, перпендикулярной направлению магнитных силовых линий, определяется формулой

e = B l v,

где e - мгновенное значение ЭДС; B - магнитная индукция; l - длина

активной части проводника, т.е. той его части, которая пересекает силовые линии магнитного поля; v - скорость перемещения проводника относительно магнитного поля;

Принцип действия генератора

В режиме генератора якорь машины приводится во вращение от постороннего источника механической энергии (например, от водяной или паровой турбины). К обмотке возбуждения подводится постоянное напряжение. За счет этого по ней протекает ток и она создает магнитный поток возбуждения. Проводники обмотки якоря пересекают этот магнитный поток. При этом в проводниках обмотки индуцируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Эта ЭДС является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление ЭДС в проводниках меняется. Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в этой цепи, а также в обмотке якоря потечет ток. В обмотке якоря этот ток будет переменным, то есть направление протекания тока в секциях изменяется. Однако во внешней цепи направление тока будет постоянным, что объясняется наличием коллектора. При вращении якоря и коллектора и изменении направления ЭДС в проводниках одновременно происходит также смена коллекторных пластин под щетками. Вследствие этого под верхней щеткой всегда будет находиться пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными.

Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразует переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.

Напряжение постоянного тока на зажимах якоря генератора будет меньше

ЭДС E на величину падения напряжения в цепи обмотки якоря r_a.

U = E - I_ar_a.

Проводники обмотки якоря с током I_a находятся в магнитном поле, и поэтому на них будут действовать электромагнитные силы,

F_пр = B l I_a,

направление которых определяется по правилу левой руки. Эти силы создают механический вращающий момент М_эм , который называется электромагнитным моментом. В режиме генератора этот момент действует против направления вращения якоря и является тормозящим.

Принцип действия двигателя.

Машина постоянного тока может работать двигателем, если к обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника. При этом на проводники обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы F_пр и возникнет электромагнитный момент М_эм. При достаточной величине М_эм якорь машины придет во вращение и будет развивать механическую мощность. Для того, чтобы при той же полярности полюсов направление вращения генератора и двигателя были одинаковы, то направление действия М_эм, а следовательно и направление тока I_a у двигателя должны быть обратными по сравнению с генератором.

В режиме двигателя коллектор превращает потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря и работает, таким образом, в качестве механического инвертора тока.

Проводники обмотки якоря также вращаются в магнитном поле, и поэтому в обмотке якоря двигателя тоже индуктируется ЭДС E. Направление этой ЭДС в двигателе такое же, как и в генераторе. Таким образом, в двигателе ЭДС якоря E направлена против тока и приложенного к зажимам якоря напряжения U. Поэтому ЭДС якоря двигателя называется также противоэлектродвижущей силой.

Приложенное к якорю двигателя напряжение уравновешивается ЭДС E и падением напряжения в обмотке якоря:

U = E + I_ar_a.

Для изменения направления вращения, то есть для реверса машины, необходимо изменить направление тока или в обмотке возбуждения, или в обмотке якоря.

Принцип обратимости.

Каждая машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство присуще всем типам вращающихся электрических машин и называется обратимостью.

Для перехода машины постоянного тока из режима генератора в режим двигателя и обратно при неизменной полярности полюсов и щеток и при неизменном направлении вращения требуется только изменение направления тока в обмотке якоря.

У двигателя параллельного возбуждения (шунтового) обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря. Величина тока в якоре при работе электродвигателя

U  E

I_a ra

Сопротивление якоря мало. При пуске двигателя в ход, когда якорь неподвижен, противоЭДС в якоре равна нулю. Поэтому ток якоря в момент пуска достигает очень большой величины:

Ia пуск  r_a

Для уменьшения пускового тока в цепь обмотки якоря включают специальный пусковой реостат. При включении реостата ток якоря равен:

I_a

ra  Rреост.

По мере разгона двигателя ток будет уменьшаться за счет увеличения противоЭДС, поэтому пусковое сопротивление реостата уменьшают. В рабочем режиме пусковое сопротивление выведено полностью.

Частоту вращения двигателя можно определить по следующей формуле

E U  I_ar_an 

C_EФ C_EФ ,

где Е - ЭДЯ якоря; U- напряжение на обмотке якоря; С_Е - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции машины и выбранной системы единиц; Ф - магнитный поток; I_a - ток якоря; r_a - сопротивление цепи якоря.

Следовательно, частота вращения якоря двигателя прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку.

Таким образом, частоту вращения двигателя можно регулировать следующим образом:

. Изменением магнитного потока, для чего в цепь обмотки возбуждения включают регулировочный реостат. При уменьшении тока возбуждения уменьшится магнитный поток, и, следовательно, увеличится скорость вращения двигателя.

. Изменением подводимого напряжения. Уменьшая подводимое напряжение, можно уменьшить частоту вращения двигателя. Изменением подводимого напряжения регулировать частоту можно только вниз от номинального значения.

. Введением в цепь якоря добавочного сопротивления. При этом частота регулируется вниз от номинального значения.

Свойства двигателя отражают его рабочие характеристики, под которыми понимают зависимости потребляемой мощности Р₁, тока I, частоты вращения n,

, при U = const и I_В =

const (рис.1).

Рис.1. Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения

Частота вращения двигателя с увеличением нагрузки уменьшается незначительно. Уменьшение частоты вращения n происходит вследствие увеличения падения напряжения в обмотке якоря. При этом очевидно, что при увеличении тока якоря I будет увеличиваться поток размагничивающего действия поперечной реакции якоря Ф_Р.Я. и суммарный магнитный поток Ф будет уменьшаться.

Ф = Ф_В - Ф_Р.Я, где Ф_В - поток, создаваемый обмоткой возбуждения. Это будет вызывать рост частоты вращения n при увеличении нагрузки, но по условиям устойчивой работы двигателя это неприемлемо: с ростом нагрузки возрастает n, что ведет к дополнительному росту нагрузки, и т.д., то есть частота вращения неограниченно увеличивается и двигатель идет «в разнос». Поэтому в двигателях с параллельным возбуждением применяют стабилизирующую обмотку, которая устанавливается на главных полюсах и подключается последовательно с обмоткой якоря таким образом, чтобы ее магнитный поток Ф_С складывался с потоком Ф_В. Тогда суммарный магнитный поток Ф будет равен

Ф = Ф_В - Ф_Р.Я + Ф_С.

Стабилизирующую обмотку рассчитывают таким образом, чтобы по величине ее поток был Ф_С - Ф_Р.Я. За счет этого обеспечивается уменьшение частоты вращения при увеличении нагрузки (рис.1) и, тем самым, устойчивость работы двигателя с параллельным возбуждением.

Ток двигателя I с увеличением нагрузки возрастает. Вращающий момент М также повышается почти прямо пропорционально нагрузке. Поскольку частота вращения двигателя при увеличении нагрузки несколько снижается, то кривая

увеличением нагрузки возрастает и достигает своего максимального значения примерно при половинном значении номинальной мощности, затем остается почти постоянным, но при перегрузке двигателя уменьшается.

Механические и скоростные характеристики двигателя параллельного возбуждения при разных потоках возбуждения представлены на рис. 2.

Рис. 2. Механические и скоростные характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Принципиальная схема стенда приведена на рис 3.

Подача напряжения в схему стенда обеспечивается включением пакетного выключателя «СЕТЬ». О наличии напряжения на стенде сигнализирует индикатор в левом верхнем углу. Кнопки ПК1 и ПК2 позволяют подать питание через диодный мост Д к обмотке возбуждения ОВ и к якорной цепи Я. Величина подводимого напряжения регулируется однофазным регулятором напряжения РНО. Регулирование тока в цепи возбуждения осуществляется реостатом R_B.В качестве нагрузки используется электромагнитный тормоз ЭМТ. Ток якоря измеряется по амперметру А1, ток возбуждения - по амперметру А3. Напряжение питания двигателя измеряется по вольтметру V₁. Частота вращения двигателя замеряется тахометром n, момент нагрузки двигателя - по шкале электромагнитного тормоза. Изменение нагрузки осуществляется путем изменения тока тормоза с помощью реостата R_H . Ток в тормозе измеряется по амперметру А₂.

На стенде имеется переключатель режимов (холостой ход, пуск, работа под нагрузкой), который меняет пределы измерения или шунтирует прибор А1 в первых двух случаях построить рабочие характеристики

I, P₁, M, w, n = f (P₂) при U = U_H= const и I_В = I_ВН = const.

. построить скоростные n = f ( I_a) и механические n = f (M) характеристики при разных потоках возбуждения и U = U_H= const.

. Снять и построить регулировочные характеристики I_В = f ( I_a) при U = U_H= const, n = const.

. Порядок выполнения работы

Пункт 2. Прямой пуск двигателя недопустим, т.к. пусковой ток больше номинального примерно на порядок. Схема стенда позволяет ограничивать пусковой ток только уменьшением напряжения. Поэтому, включив выключатель F, необходимо нажать кнопку ПК1 и установить по вольтметру V₁ регулятором РНО напряжение, примерно в пять раз меньше номинального. Реостатом R_B установить максимальный ток возбуждения. Затем включить кнопку ПК2 и, вращая регулятор РНО, разогнать двигатель до желаемой скорости. Переключатель режимов при этом должен стоять в положении «Пуск».

Пункт 3. Переключатель режимов помещают в положение «Нагрузка». Устанавливают номинальное напряжение по вольтметру V₁ регулятором РНО, и номинальный ток возбуждения по амперметру А3 с помощью реостата R_B. Замыкают контакты пакетного выключателя «Тормоз» и устанавливают минимальный ток реостатом R_Н по прибору А2. Фиксируют значения тока якоря I по амперметру А1, частоты вращения n по тахометру n, вращающего момента М по шкале электромагнитного тормоза. Затем изменяют ток электромагнитного тормоза и снимают те же параметры. Всего производят 5 ÷ 6 отсчетов. Напряжение и ток возбуждения в течение опыта поддерживают постоянными.

Пункт 4. Устанавливают ток возбуждения I_В = 0,75 I_ВН реостатом R_B и в течение опыта поддерживают его постоянным. Измеряют значения тока якоря I по амперметру А1, частоты вращения n по тахометру n, вращающего момента М по шкале электромагнитного тормоза. Затем изменяют ток электромагнитного тормоза и снимают те же параметры. Всего производят 5 ÷ 6 отсчетов. Напряжение в течение опыта поддерживают постоянным U = U_H= const.

Затем увеличивают ток возбуждения I_В = 1,2 I_ВН и проводят аналогичные измерения. Для построения скоростных и механических характеристик при токе возбуждения, равном номинальному значению, можно использовать данные, снятые для построения рабочих характеристик.

Рис.3. Схема стенда для испытания двигателя с параллельным возбуждениемПункт 5. Устанавливают номинальное напряжение регулятором РНО и поддерживают его постоянным в течении всего опыта. Изменяют ток электромагнитного тормоза и фиксируют значения тока якоря I по амперметру А1. При этом изменяют с помощью реостата RB ток возбуждения таким образом, чтобы обеспечить n = const и фиксируют значение тока возбуждения I_В по амперметруА3. Производят 5-6 измерений.

. Обработка экспериментальных данных

. Потребляемая мощность двигателя параллельного возбуждения

Р₁= U ( I + I_В )

Момент, определяемый по шкале ЭМТ, измеряется в кгхм. Для того, чтобы

М(Нхм) = 9,81х М(кгхм).

Частота вращения переводится в угловую частоту вращения следующим образом w (1/с) = n (об/мин)х 0,105 Полезная мощность двигателя

Р₂ = w М

КПД рассчитывается по выражению

n = Р₂ / Р₁ х 100%

У двигателя последовательного возбуждения (сериесного) обмотка якоря и возбуждения соединены последовательно.

Вращающий момент двигателя определяется формулой

М = С_М Ф Ia .

При малом насыщении стали магнитопровода магнитный поток Ф прямо

I ), поэтому можно считать, что вращающий

момент двигателя последовательного возбуждения прямо пропорционален квадрату тока якоря:

М = I_a².

Следовательно двигатель с последовательным возбуждением отличают хорошие тяговые свойства и способность выдерживать большие перегрузки, что особенно ценно при пуске двигателя в ход, когда он должен сообщить ускорение рабочим механизмам и преодолеть момент сопротивления нагрузки. Эти особенности предопределяют сферу использования двигателей последовательного возбуждения: их применяют там, где необходимы хорошие тяговые свойства (например, на электротранспорте, в подъемниках и т.п.). Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения, под которыми понимают зависимости потребляемой мощности Р₁, тока I , частоты вращения n, вращающего момента М, n кпд от полезной мощности Р₂, при U = const , представлены на рис.1

При Р2 = 0 (холостой ход) двигатель потребляет из сети ток холостого хода I₀ и мощность Р10 , поэтому кривые тока и мощности имеют вид, указанный на рис. 1.

Частота вращения двигателя последовательного возбуждения

E U  I_a(r_ar_B) n 

C_EФ C_EФ ,

где Е - ЭДС якоря; U- напряжение на обмотке якоря; С_Е - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции машины и выбранной системы единиц; Ф - магнитный поток; I_a - ток якоря; r_a - сопротивление цепи якоря; r_B - сопротивление обмотки возбуждения.

Рис.1. Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения Так как при увеличении нагрузки магнитный поток Ф сильно возрастает, то частота вращения двигателя с увеличением нагрузки резко снижается.

Уменьшение нагрузки сопровождается значительным возрастанием частоты вращения двигателя вследствие уменьшения магнитного потока. Поэтому при нагрузке, меньшей 25% номинальной, двигатель пускать в ход нельзя, так как его частота вращения может настолько повыситься, что двигатель пойдет «в разнос» и может быть поврежден. По этой же причине не следует применять ременную передачу для этих двигателей, поскольку при обрыве ремня двигатель также пойдет «в разнос».

Частоту вращения в двигателях последовательного возбуждения можно регулировать следующими способами: посредством ослабления поля; шунтированием обмотки якоря; включением сопротивления в цепь якоря; изменением подводимого напряжения.

При регулировании частоты вращения путем ослабления поля производится шунтирование обмотки возбуждения некоторым сопротивлением R_ШВ, или изменением числа витков обмотки возбуждения. В последнем случае должны быть предусмотрены соответствующие выводы из обмотки возбуждения. С изменением шунтирующего сопротивления ток возбуждения уменьшится, а частота вращения, соответственно, увеличится.

В случаи регулирования частоты вращения путем шунтирования якоря R_ШЯ ток и поток возбуждения возрастают, а частота уменьшается. Обычно шунтирование якоря эффективно только тогда, когда магнитная цепь не насыщена, в связи с чем этот метод на практике используется редко.

Способ регулирования частоты вращения включением сопротивления в цепь якоря позволяет изменить частоту вращения вниз от номинального значения. Но при этом значительно уменьшается КПД, в связи с чем этот способ находит ограниченное применение.

Изменением подводимого напряжения регулировать частоту вращения можно вниз от номинального значения с сохранением высокого КПД.

Описание лабораторной установки

Принципиальная схема испытательного стенда приведена на рис.2.

Питание от сети переменного тока на стенд подается включением рубильника П1. Параллельно рубильнику подключен однофазный регулятор напряжения РНО. С целью выпрямления переменного напряжения в постоянное используется диодный мост Д, который подключается к РНО при помощи магнитного пускателя К1. Питание на его катушку К1 подается от рубильника П1 после нажатия нажимного кнопочного выключателя ПК1, при этом пускатель срабатывает, и его силовые контакты К1, включенные последовательно с выпрямительным мостом Д, замыкаются. Для отключения выпрямительного моста и, соответственно, регулятора напряжения РНО, используется кнопка СК1.

Для подключения к диодному мосту обмотки якоря и обмотки возбуждения используется магнитный пускатель К2 с кнопками включения ПК2 и отключения СК2 . С целью шунтирования обмотки возбуждения используется регулировочное сопротивления R_ШВ , которое подключатся при помощи выключателя В1. Для измерения тока в цепь возбуждения включен амперметр А2, а цепь двигателя - амперметр А₁.

Для измерения тока в цепи шунтирующего сопротивления якоря R_ШЯ используется амперметр А3, причем сопротивления R_ШЯ подключается при помощи выключателя В2. Напряжение, подводимое к двигателю, замеряется вольтметром V₁, а напряжение на якоре - вольтметром V₂ .

Измерение частоты вращения осуществляется специальным датчиком скорости вращения, состоящим из тахогенератора переменного тока и вольтметра, отградуированного в об/мин.

Рис. 2. Схема стенда для испытания двигателя с последовательным возбуждением

В качестве нагрузки двигателя применяется электромагнитный тормоз ЭМТ, который состоит из проводящего стального диска (Д), жестко закрепленного на валу испытуемого двигателя, магнитной системы с обмоткой возбуждения тормоза (ОВТ) и уравновешивающего груза. Магнитная система, обмотка возбуждения, груз и указатель расположены на подшипниках, установленных на станине, причем обмотка ОВТ питается постоянным током. Для регулирования величины тока обмотки возбуждения ЭМТ используется потенциометр R. Принцип действия ЭМТ сводится к следующему. Магнитное поле, созданное обмоткой возбуждения, пересекает вращающейся диск тормоза и в нем индуцируются вихревые токи. Эти токи, вступая во взаимодействие с полем возбуждения тормоза, создают тормозной момент, приводящий к повороту

Изменяя величину тока, протекающего по обмотке возбуждения ОВТ тормоза, изменяют нагрузочный (тормозной) момент на валу двигателя.

Контрольные вопросы :

1. Назовите основные части машины постоянного тока и укажите их назначение.

2. Каково устройство и назначение коллектора у генераторов постоянного тока?

3. Какие бывают типы обмоток якоря?

4. Что такое реакция якоря? Какие изменения происходят в генераторе (двигателе) во время работы под влиянием реакции якоря?

5. Что такое коммутация, каковы условия идеальной коммутации?

6. Какие меры борьбы с реакцией якоря?

7. Какие меры применяют для улучшения условий коммутации у машин постоянного тока?

8. Как устроен генератор с независимым возбуждением? Указать его свойства, преимущества, недостатки.

9. То же, но генератор с параллельным возбуждением.

10. То же, но генератор с последовательным возбуждением.

11. То же, но генератор со смешанным возбуждением.

12. Как включить генератор с параллельным возбуждением на параллельную работу?

13. Почему нельзя включить двигатель постоянного тока в сеть без пускового реостата?

14. Как можно регулировать скорость вращения двигателя постоянного тока?

15. Как устроен двигатель с параллельным возбуждением? Указать его свойства, преимущества, недостатки.

16. То же, но двигатель с последовательным возбуждением. 17. То же, но двигатель со смешанным возбуждением.

Практическая работа № 1 8

Область применения, достоинства и недостатки МПТ.

Цель работы : Изучить устройство и принцип действия МПТ, применительно к практике усвоить достоинства и недостатки МПТ

МПТ обратимы, то есть одна и та же конструкция может работать и генератором и двигателем в зависимости от начальных данных.

Область применения ДПТ

Из-за большого пускового момента и возможности плавного регулирования частота вращения в широких пределах, определяется электрическим способом.

Применение ДПТ

1. ДПТ применяется в качестве транспортного двигателя 2. В приводе тяжёлых станков.

3. В регулируемом по частоте электропривода.

4. В качестве исполнительного двигателя в системах автоматического управления Применение ГПТ.

1. В качестве источника электроснабжения в независимо движущихся объектах.

2. В качестве источников питания при точной электросварки.

3. Для питания электрометрических волн при нанесении защитных покрытий на детали.

4. При измерении угловых скоростей в тахогенероторах.

II. Устройство мпт.

МПТ состоит из трёх частей:

1. Статора – неподвижная часть

2. Якорь – вращающаяся часть

3. С чёточно – коллекторное устройство

Рис. 10.2

На рис. 10.1 представлена схема машины постоянного тока, а на рис. 10.2 она изображена в осевом направлении.

Устройство статора

Литая станина (10.3), на которой укреплены полюса , они снабжены полюсными наконечниками для возможного полного обхвата окружности якоря. На полюсах выполнена обмотка возбуждения, катушки которой соединены последовательно. В результате при протекании тока возбуждения полюса превращаются в электромагниты с генерирующейся полярностью.

Устройство якоря

Якорь – специфичное название только для МПТ, включает в себя ротор и соосный с ним коллектор. (рисунок 10.4 а,б) В роторе выполнены симметричные пары, в которые уложены проводники обмотки

якоря.

Коллектор имеет врезанные в поверхность медные пластинки , изолированные друг от друга прокладками из слюды. Количество пластин коллектора и пазов ротора одинаково. Каждый проводник ротора припаян к своей пластинке коллектора.

Счётно коллекторное устройство

Включает в себя угольные щетки , прижатые к пластинкам коллектора пружинами. От щёток выполнен токосъем в клемную коробку двигателя. Щётки неподвижны в процессе работы и скользят по пластинкам вращающегося коллектора.(рис. 10.4. в,г)

Рис. 10.4

III. Принцип действия

В режиме генератора (ГПТ)

От источника постоянного напряжения UB по ОВ протекает IB, в результате создаётся магнитный поток Ф, соответствующий выражению . Ротор генератора вращается первичным двигателем по часовой стрелке с частотой n. В результате при вращении якоря его проводники пересекают постоянное магнитное поле. Отчего изменяется потокосцепление обмотки якоря. Возникает закон Фарадея: переменное потокосцепление наводит в проводниках якоря ЭДС.

E_Я=С_ЕnФ правило правой руки правило левой руки

Определяем направление ЭДС по правилу правой руки.

Если замкнуть внешнюю цепь генератора на нагрузку, то под дейтсвием ЭДС потечёт ток I_н внутри генератора.

На проводник с током в магнитном поле действует электромеханическая сила, которая М=С_мI_яФ, на основании закона Ампера. А направление определяется по правилу левой руки.

В основе принципа действия лежат 2 закона:

1 Закон Фарадея : переменный магнитный поток наводит в проводниках якоря ЭДС (на зажимах генератора появляется напряжение)

2. Если цепь якоря генератора замкнута, то на проводник с током якоря в магнитном поле действует электромеханическая сила, создающая момент. Он по направлению противодействующий относительно первичного момента турбины, приводящее якорь во вращение.

Режим двигателя

ЭДС, которое наводится в проводниках вращающегося якоря направлена против тока якоря и получила название противо ЭДС.

Основные недостатки МПТ:

1. Наличие щёток и коллектора увеличивает габариты машины, её вес и материалоёмкость примерно в 1,5 раза по сравнению с машинами переменного тока, а значит увеличивается стоимость этой машины.

2. Щёточно-коллекторное устройство является ненадёжным узлом, так как при переходе щётки на соседнюю пластинку коллектора разрывается электрическая цепь якоря, так как магнитное поле, созданное током якоря не исчезает мгновенно, то устройство поддерживает ток якоря и гонит за уходящей щёткой искру. В результате происходит искровое разнашивание коллектора а значит снижение надёжности машины.

3. Питание более дорогое, так как необходимо преобразовывать переменное напряжение сети в постоянное напряжение питания машины с помощью блока постоянного питания, куда входит выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения.

Контрольные вопросы :

1. В чем основные отличия между двигателями переменного и постоянного тока?

2. Как действует электродвигатель постоянного тока?

3. Какие бывают двигатели постоянного тока?

4. Где находят основное применение двигатели постоянного тока?

5. Какие есть машины постоянного тока?

6. В чем преимущества двигателей постоянного тока?

Практическая работа №19

Магнитное поле машин постоянного тока.

Цель работы : Применение аналогии между картинами плоскопараллельных магнитного поля и поля постоянного электрического тока в проводящей среде для расчета безвихревого магнитного поля.

Теоретические сведения Магнитное поле постоянного тока - это одна из компонент электромагнитного поля, неизменного во времени. Оно создается неменяющимися во времени токами, протекающими по проводящим телам, неподвижным в пространстве по отношению к наблюдателю. Хотя при протекании постоянных токов имеется и вторая компонента электромагнитного поля, а именно электрическое поле, но оно во времени не изменяется и не влияет на магнитное поле. Поэтому магнитное поле постоянного токаможно рассматривать независимо от электрического.Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция - векторная величина, характеризующая интенсивность и направление магнитного поля в каждой точке пространства и определяемая по силовому воздействию на электрический ток.

Единицей магнитной индукции является тесла (Тл).

В соответствии с законом Ампера сила взаимодействия линейного элемента тока с исследуемым магнитным полем индукцией (рис. 3.1).

. (3.1)

Рис. 3.1. Определение направления силы

В частности, если и перпендикулярны, то направление силы можно найти по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали бы направление электрического тока, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

Если во всех точках магнитного поля вектор одинаков и перпендикулярен направлению тока I в прямолинейном проводе, то сила действующая на находящуюся в магнитном поле часть провода, длиной l

. (3.2)

Для графического изображения магнитных полей вводится представление о линиях магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называются кривые, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора в этих точках поля.

Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с токами, создающими поле. Замкнутость линий индукции является выражением отсутствия в природе свободных магнитных зарядов.

Магнитное поле называют равномерным, если векторы во всех точках одинаковы.

В противном случае поле называют неравномерным.

Направление линий индукции магнитного поля определяется правилом Максвелла (правилом буравчика или правоходового винта): если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции.

Механическое воздействие магнитного поля на провод с током можно объяснить упругостью линий магнитной индукции (рис. 3.2). Прямолинейный провод с током I направлен перпендикулярно плоскости рисунка.

Рис. 3.2. Воздействие магнитного поля на провод с током

а – линии магнитной индукции равномерного магнитного поля до внесения в него провода с током;

б – линии магнитной индукции уединенного провода с током (ток течет от нас); в – линии магнитной индукции результирующего поля.

При построении результирующего поля использован метод наложения полей. Результирующее поле справа от провода усилено (линии магнитной индукции сгущены), слева – ослаблено (линии магнитной индукции разряжены). Магнитные линии стремясь выпрямиться создают силу .

Интеграл вектора магнитной индукции по некоторой поверхности называют магнитным потоком, пронизывающим эту поверхность S

. (3.3)

Магнитный поток измеряется в веберах (Вб=В·с). Он является скалярной величиной. Магнитную индукцию можно рассматривать как плотность магнитного потока через элемент поверхности . В равномерном магнитном поле B=const и .

Полный магнитный поток, пронизывающий электрический контур, называется потокосцеплением . Если контур содержит W витков (катушка), то под его потокосцеплением понимается алгебраическая сумма потоков, пронизывающих отдельные витки. Если с каждым витком катушки сцеплен один и тот же поток Ф, то потокосцепление

. (3.4)

Магнитные свойства среды характеризуются с помощью с помощью абсолютной магнитной проницаемости . Для вакуума, воздуха и большинства материалов значения принимают практически равным магнитной постоянной Гн/м.

Для ферромагнитных материалов, играющих первостепенное значение в электромашиностроении (железо, сталь, никель, кобальт и их сплавы),

, (3.5)

где - относительная магнитная проницаемость, т.е. безразмерный коэффициент, показывающий во сколько раз магнитная проницаемость данного материала больше .

У некоторых материалов (например, сплавы железа с никелем, называемые пермаллоями) относительная магнитная проницаемость достигает сотен тысяч.

Формула связывает магнитную индукцию с другой векторной характеристикой магнитного поля – его напряженностью (А/м).

Принцип действия электрических машин основан на явлении электромагнитной индукции, согласно которому в проводнике, движущемся в магнитном поле, или в проводящем контуре вследствие движения контура или изменения самого поля индуцируется ЭДС. Количественное выражение для этой ЭДС устанавливает закон электромагнитной индукции, согласно которому

, (3.6)

где - изменение за малое время dt потокосцепления сквозь поверхность, натянутую на рассматриваемый контур, либо магнитный поток сквозь поверхность, прочерчиваемую рассматриваемым движущимся проводником за время dt.

В некоторых случаях ЭДС, индуцируемую в проводнике, движущемся в равномерном магнитном поле, удобно определять по формуле

(3.7)

где - длина части проводника, пересекающей линии магнитной индукции ; - нормальная (перпендикулярная линиям индукции) составляющая скорости движения проводника, м/с.

Возникновение ЭДС в проводнике можно объяснить тем, что на каждый свободный заряд (электрон), движущийся вместе с проводником в магнитном поле, действует сила Лоренца. Скапливаясь на одном конце провода, электроны создают избыточный отрицательный заряд. Направление ЭДС в проводнике можно определить по известному из курса физики правилу правой руки (рис. 3.3.): если расположить правую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а отставленный большой палец направить по направлению движения проводника, то остальные вытянутые пальцы покажут направление индуцируемой ЭДС.

Рис.3.3. Определение направления ЭДС

Направление ЭДС, индуцируемой в контуре в следствие изменения магнитного поля в любой момент времени определяется по закону электромагнитной инерции: ЭДС стремится вызвать в контуре ток, препятствующий изменению потокосцепления контура (знак «минус» в уравнении 3.6).

Электрические машины предназначены для преобразования механической энергии в электрическую и обратно. В первом случае электрические машины называются генераторами, во втором – двигателями. Электрические машины обратимы, т.е. одна и таже машина может работать как генератор и как двигатель.

Принцип действия электрических машин основан на явлении электромагнитной индукции. В движущемся перпендикулярно линиям магнитного поля проводнике будет наводиться ЭДС, значение которой определяется (3.6). Под действием ЭДС в замкнутом на резистор проводнике возникает ток I. В результате взаимодействия магнитного поля проводника с током и основного магнитного поля индукцией возникает электромагнитная сила, определяемая по (3.2).

Увеличение электромагнитной силы создается усилением магнитного поля за счет применения ферромагнитных материалов в системе возбуждения и увеличением активной длины проводников, т.е. увеличением числа активных проводников, образующих обмотку.

Конструктивно электрическая машина состоит из двух основных частей: вращающейся – ротора и неподвижной – статора.

Основное магнитное поле в электрических машинах постоянного тока, называемое полем возбуждения, создается с помощью обмоток возбуждения, располагаемых на полюсах статора. Обмотка, в которой индуцируется ЭДС при пересечении ее проводниками основного магнитного поля, называется якорной, а ротор с якорной обмоткой называется якорем. Полюса электрической машины, станина, к которой они крепятся, а так же ротор изготовляются из ферромагнитных материалов. Якорная обмотка размещается в специальных пазах ротора, что позволяет ее надежно закрепить, уменьшить до минимума воздушный зазор между статором и ротором и создать значительный магнитный поток при той же магнитодвижущей силе обмоток возбуждения ( – число витков обмотки).

В данной лабораторной работе с помощью картин поля исследуется распределение в воздушном пространстве между полюсом и якорем основного магнитного потока (потока возбуждения), создаваемого находящимися на полюсах обмотками. Влияние поля обмотки якоря не учитывается (считаем что ток в ней равен нулю).

Магнитное поле в любом поперечном сечении электрической машины по всей длине полюса и якоря одинаково, т.е. поле плоскопараллельное. Поэтому для расчетов достаточно построить картину магнитного поля в одном сечении. Так как, вследствие симметрии, магнитные поля, создаваемые обмотками всех четырех полюсов, одинаковы, можно ограничиться рассмотрением магнитного поля на одной четверти поперечного сечения электрической машины.

На рис.3.4 изображен поперечный разрез магнитной цепи четырехполюсной электрической машины постоянного тока (обмотка якоря не показана).

Рис. 3.4. Поперечное сечение магнитной цепи четырехполюсной

электрической машины постоянного тока

При протекании тока по находящей на каждом полюсе обмотке создаются магнитные потоки полюса, которые можно разделить на две части:

1. Рабочий магнитный поток, замыкающийся через якорь, соседний полюс, станину. От взаимодействия рабочего магнитного потока и поля обмоток якоря возникает вращающий момент, приводящий якорь двигателя во вращение. Для увеличения рабочего потока стремятся сделать зазор между полюсами и якорем минимально возможным, а также оснащают полюса ферромагнитными полюсными наконечниками.

2. Поток рассеяния, не проходящий через якорь, а замыкающийся через соседний полюс, станину.

Для оценки соотношения между создаваемым полюсом магнитным потоком и рабочим магнитным потоком используется коэффициент К_Р, называемый коэффициентом рассеяния.

При расчетах магнитных полей постоянного тока различают области «занятые» и

«незанятые» токами. Во всех точках пространства, где вектор плотности

тока (дифференциальная форма закона полного тока). Поле в этих частях пространства называется вихревым. В областях же, где тока нет (

. Магнитное поле в этом случае можно рассматривать как

потенциальное (безвихревое), что, в частности, значительно облегчает анализ магнитных полей в воздушных зазорах электрической машины.

Для исследования магнитных полей в областях «незанятых» токами, по аналогии с электрическими стационарными полями используют расчетные величины:

• скалярный магнитный потенциал , связанный с напряженностью магнитного поля соотношениями

; (3.8)

• падение магнитного напряжения U_M, например

. (3.9)

Величины и U_M измеряются в амперах.

Так как магнитная проницаемость стали значительно больше, чем у воздуха, то при исследовании магнитного поля в воздухе между полюсами и якорем электрической машины и между ее полюсами (рис.3.4) можно принять магнитную проницаемость материала полюсов якоря и станины равной бесконечности, а, следовательно, падение магнитного напряжения в стали считать равным нулю.

В этом случае обозначенные на рис.3.5 линии , , и являются линиями равного скалярного магнитного потенциала. Разность скалярных магнитных потенциалов между этими линиями равна падению магнитного напряжения в воздухе между полюсами и якорем, то есть равна магнитодвижущей силе (МДС) обмоток полюсов машины.

В связи с тем, что в занятом обмоткой (токами) пространстве понятие скалярного магнитного потенциала неприменимо, делается допущение: считается, что обмотки полюсов имеют бесконечно малую толщину и расположены на линиях и (рис.3.5.) (могут быть представлены в виде поверхностных токов). Распределение МДС вдоль линий и будет определяться распределением витков обмоток вдоль полюсов. При равномерной по высоте намотке МДС изменяется линейно.

Принятое допущение позволяет применить для описания магнитного поля во всем межполюсном пространстве и в зазоре между полюсом и якорем (рис. 3.5.) уравнение Лапласа для скалярного магнитного потенциала :

. (3.10)

Аналогичное уравнение справедливо и для потенциала электрического поля постоянного тока в проводящей среде в областях, не занятых источниками:

. (3.11)

Рис. 3.5. Схематическое изображение поперечного сечения электрической машины постоянного тока с измененными обмотками полюсов

Существующая между электрическим и магнитным полями постоянного тока для областей не занятых токами формальная аналогия позволяет исследовать плоскопараллельные магнитные поля со сложной конфигурацией на геометрически подобных проводящих листах (при необходимости существенно увеличив размеры).

Для примера, создав электрическое поле в проводящем листе с

контуром (рис.3.5) можно получить картину поля, подобную

картине магнитного поля в воздушном пространстве между полюсами и якорем электрической машины. В этом случае электрическое поле в листе должно быть создано напряжением, приложенным между электродами, расположенными по линиям и , а также между электродами, расположенными по линиям и .

Правила построения картины поля и соответствующие термины перед проведением работы желательно освежить, прочитав методические указания к лабораторной работе №2 «Исследование плоскопараллельного электрического поля».

3.Оборудование для проведения работы :

Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде с необходимыми измерительными приборами. Для моделирования магнитного поля электрической машины постоянного тока используется планшет №5 (рис.3.6), который имеет аналогичный выделенному штриховкой на рис. 3.5 контур воздушного пространства электрической машины между ее полюсами и якорем.

3.4. Рабочее задание

Рис.3.6. Планшет №5

Рис.3.7. Лабораторная установка

3.4.1.Установить на наборную панель планшет №5. Подключить питание 15 В от блока генераторов напряжений (БГН) и вольтметр, как показано на рис. 3.7. Приготовить соответствующий планшету №5 рисунок расположения электродов с координатной сеткой.

Включить выключатель «Сеть» БГН и убедиться, что один из электродов имеет потенциал, равный нулю, а другой – потенциал, равный напряжению источника питания.

Планшет №5 позволяет моделировать четвертую часть магнитного поля машины. Эта часть поля ограничена выделенным контуром на рис.3.4.

3.4.2. Выбрать шаг изменения потенциала так, чтобы на картине поля получилось 10…15 эквипотенциальных линий. Перемещая зонд от точки с нулевым потенциалом по оси симметрии к другому электроду, найти точки с потенциалами , 2 , 3 … . Найденные точки отметить на приготовленном рисунке с координатной сеткой.

Перемещая зонд из точки с потенциалом вокруг электрода (слегка приближаясь или удаляясь от него), найти точки равного потенциала и отметить их на рисунке. Точки равного потенциала соединить плавной кривой. Аналогично строятся другие эквипотенциальные линии с потенциалами 2 , 3 … . Согласно аналогии электрического и магнитного полей построенные эквипотенциальные линии электрического поля являются силовыми линиями магнитного поля.

3.4.3. Пользуясь известными правилами графического построения картины поля построить линии равного скалярного магнитного потенциала (в электрическом поле – силовые линии).

3.4.4. По заданной преподавателем МДС обмотки полюса определить и указать для каждой эквипотенциальной линии значение скалярного магнитного потенциала . Рассчитать разность скалярных магнитных потенциалов между соседними эквипотенциалями.

3.4.5. Вычислить значения модулей напряженности и магнитной индукции в двух–трех точках поля по формулам:

(3.12)

где – средняя длина данного криволинейного квадрата, м;

Гн/м – магнитная постоянная.

Указать направления векторов напряженности и магнитной индукции в этих точках на рисунке.

3.4.6. По картине поля, при известном численном значении МДС, найти магнитный поток полюса Ф0 на единицу его длины, например 1 м, вдоль оси машины:

Ф₀ = (3.13)

где число трубок магнитного потока полюса; число квадратов в трубке магнитного потока.

При определении m следует учитывать, что картина поля построена только для половины полюса. Поэтому, число полученных на картине поля трубок потока нужно удвоить.

3.4.7. По картине поля определить коэффициент рассеивания К_Р как отношение потока полюса (определяется числом всех начинающихся с полюса трубок магнитного потока) к потоку якоря (часть потока полюса, замыкающаяся с полюса на якорь, определяется числом только тех трубок, которые замыкаются с полюса на якорь).

3.4.8. Рассчитать магнитное сопротивление R_Mи проводимость G_M на единицу длины полюса по формулам:

; (3.14)

. (3.15)

Определить и указать размерности этих величин.

Контрольные вопросы :

1. Область применения графического (по картине поля) метода расчета электрических и магнитных полей. Преимущества, допущения.

2. В чем целесообразность использования аналогии картин электрического и магнитного полей при анализе магнитного поля электрической машины? 3. Какие требования нужно иметь в виду при построении картины плоскопараллельного поля?

4. Под каким углом должны пересекаться силовые и эквипотенциальные линии? Покажите трубки магнитного потока.

5. Где напряженность магнитного поля больше: в пространстве между полюсами или в зазоре между полюсом и якорем машины постоянного тока?

6. Поверхность якоря электрической машины постоянного тока является силовой линией или эквипотенциалью?

7. Как по картине поля рассчитать магнитное сопротивление и магнитную проводимость?

8. Составьте таблицу, показывающую аналогию формул, описывающих электрическое поле постоянного тока и магнитное поле постоянного тока.

9. Объясните на примерах какие варианты соответствия существуют между картинами стационарных электрического и магнитного полей.

10. С какой целью полюса электрической машины изготовляются с полюсными наконечниками?

11. По какой причине требуется принимать допущение о том, что обмотки полюсов имеют бесконечно малую толщину? 12. Что оценивают с помощью коэффициента рассеяния?

Практическая работа № 20

Коммутация в машинах постоянного тока.

Цели работы: закрепить понятие коммутации, ознакомиться что представляет собой прямолинейная коммутация, криволинейная коммутация. Рассмотреть способы улучшения коммутации.

Когда и почему возникает круговой огонь по коллектору.

Коммутация в машинах постоянного тока (МПТ) — это явления, обусловленные сменой направления электротока в секциях якорной обмотки электродвигателя во время перехода с одной параллельной ветки на другую. Если говорить иначе, это возникает во время пересечения черты, вдоль которой располагаются щётки. С латыни слово commutatio дословно можно перевести, как совместное изменение.

Такие процессы возникают в составной части электродвигателя, называемой коллектором или коммутатором.

Коммутаторы представляет собой поворачивающийся механический преобразователь, изменяющий текущее направление тока. Состоит из цилиндра, собранного из большого количества металлических контактных планок, прикреплённых к вращающемуся валу якоря (ротора) двигателя.

Два или более электрических проводящих контакта (щётки) прижимаются к сегментам коммутатора и при вращении создают последовательный скользящий контакт с ним.

РЕКЛАМА•SOLOWAY

Обмотки якоря подключаются к сегментам коммутатора для передачи электрического тока.

Преобразователи применяются и в другом конструктивном исполнении, например, на базе транзисторов или магнитоуправляемых контактов. Но в механическом исполнении коммутаторы имеют больше преимуществ, к которым можно отнести компактные габаритные размеры, энергетические и иные показатели.

Электрические процессы при коммутации

При запуске двигателя коммутатор и якорная обмотка начинают двигаться по кругу с определенной частотой n, а щётки устройства при этом неподвижны. До начала коммутационных процессов якорный ток Iя протекает сквозь щётку, правую пластину коллектора. В этот момент происходит его разделение пополам между параллельными якорными обмотками. По окончании коммутационного процесса проводники 2 и 3 переходят в смежную параллельную ветку, при этом протекание электротока в них изменяется на противоположное.

Щётки в двигателе могут перекрывать во время коммутации несколько коллекторных пластинок, но это никоим образом не сказывается на протекании процесса коммутации. Время, за которое щётка переходит с одной пластины коллектора на смежную, называется периодом коммутации. Именно в этот указанный момент времени и происходят все коммутационные процессы. Этот временной отрезок очень небольшой по продолжительности (тысячные доли секунды).

Непосредственно при коммутации виток оказывается короткозамкнутым коллекторными пластинами и щёткой. На схеме выше данный момент обозначен, как б). В витке 2-3 меняется направление электротока, а это значит, что по данному витку происходит протекание переменного электротока, приводящего к возникновению переменного магнитного потока. Под воздействием последнего индуцируется э.д.с. (электродвижущая сила) самоиндукции еL, которая старается поддерживать в витке ток предыдущей направленности. Из-за воздействия на виток 2-3 э.д.с. самоиндукции происходит образование добавочного электротока iд из-за того, что контур имеет небольшое сопротивление. В месте, где происходит контакт щётки и левой пластины, ток iд и якорный ток Iя имеют противоположную направленность. А вот в точке, где правая пластинка контактирует с щёткой, направленность их протекания совпадает.

Когда приближается завершение процесса коммутации, площадь контактируемой поверхности щётки и правой пластины уменьшается, а плотность электротока увеличивается. После завершения коммутации сопряжение щётки и правой пластинки коллектора обрывается, происходит образование электрической дуги. Чем выше сила тока iд, тем больше по мощности будет электродуга.

Варианты коммутации

Существуют 3 типа коммутации. Коммутация может быть:

• ускоренной криволинейной коммутацией. Во время данной коммутации плотность тока под набегающей на пластинку части щётки выше, чем под сбегающей с нее части. Наблюдается искрение щётки;

• прямолинейной коммутацией, когда плотность электрического потока одинкова под набегающими и сбегающими краями щётки. Проводник почти не искрит;

• замедленной криволинейной, когда плотность электротока под набегающим краем ниже, чем под сбегающим.

Важными показателями, характеризующими коммутационный процесс будут:

• быстрота перемены электротока в якорной секции,

• плотность тока, протекающего через набегающую и сбегающую пластины;

• непрерывность протекания электротока

Искрение — причины, шкала оценки

В рабочем состоянии в МПТ происходят непрерывные переключения секций якорной катушки с одного витка на смежный, а электроток изменяет свое направление. Из-за того, что такие периоды коммутации короткие по времени, темп смены направления тока в секции всегда довольно высокий. Образующаяся электродуга и появление искр в заключительный момент коммутации между щёткой и пластинками коллектора приводит к повреждению внешних сторон коммутатора. Его поверхность обгорает, как результат происходит ухудшение соприкосновения щётки и коллектора. Такая коммутация считается неудовлетворительной.

Для оценки качества коммутации используется стандартная шкала:

• 1 — искрение не наблюдается (тёмная коммутация);

• 1¼ — незначительное искрение под малой площадью щётки;

• 1½ — незначительное искрение под большой площадью щётки;

• 2 — появление искр под всеми краями щётки;

• 3 — сильное искрение под всем краям щётки с возникновением больших и отлетающих искр.

Надёжная работа электрических машин постоянного тока обеспечивается в том случае, если искрение на проводниках не превышает степени 1¼. Для удобства ниже в таблице сведены воедино все классы коммутации, которые были описаны ранее.

Возникновение искрения могут вызывать такие механические явления:

• вибрация и биение коллектора, наличие нервной поверхности из-за плохой шлифовки;

• наличие разного воздушного зазора под полюсами;

• перекос пластинок коммутатора при сборке;

• неодинаковая толщина пластинок;

• миканитовая изоляция выступает над пластинками;

• загрязнение поверхностей коллектора;

• неправильная притирка и установка щёток;  ослабление прижима щёток, их износ.

Значительное воздействие на рабочий процесс машин постоянного тока оказывает форма и материал проводящих контактов. В настоящее время применяются угольно-графитовые, графитовые и электрографитовые щётки. Подразделяют щетки в зависимости от процентного содержания графита и способа изготовления.

РЕКЛАМА•SOLOWAY

Существуют также электромагнитные причины образования искрения щёток.

Данные причины выявить намного сложнее, чем описанные ранее механические. Такие искрения имею прямо пропорциональную зависимость от нагрузки, а вот частота вращения практически не оказывает в данном случае никакого влияния. Цвет электромагнитного искрения чаще всего бело-голубого цвета. Искры могут быть шаровидными или каплеобразными.

При изготовлении МПТ на заводе в них устанавливают при настройке тёмную коммутацию, которое не вызывает никакого искрения при работе. Однако в ходе работы электромашины и по мере изнашиваемости коллектора с щётками, возможно появление искрения. Незначительное искрение в двигателях общего предназначения допускается и не считается проблемой.

Методы улучшения коммутации

Чтобы улучшить коммутацию и снизить риск появления электродуги, используют следующие способы:

1. Реактивное э.д.с. очень сильно влияет на коммутацию. Поэтому уменьшение такого влияния позволит улучшить коммутацию. В этом случае:

• Уменьшение количества витков позволяет понизить индуктивность секций (одновитковое исполнение).

• Открытые якорные пазы с небольшой глубиной (около 4.5-5.5 мм).

• Расположение для каждой секции выглядит так: одна сторона в верхний слой паза, а другая в нижний.

• Уменьшение ширины щеток. В данном случае 3.5-4.5 коллекторных пластинок должны перекрывать щетку. Такой способ подойдет для небольших машин (тяговые двигатели и генераторы).

• В больших двигателях уменьшается длина, окружная скорость и суммарная сила электротока в якорных пазах. Можно также увеличить сечение якоря.

2. Компенсация э.д.с. вращения от якорного потока и реактивной э.д.с.:

• Установка добавочных полюсов между главными полюсами. За счет этого создается внешнее коммутирующее электромагнитное поле. Направленность магнитного потока будет противоположно якорному потоку в зоне коммутации и будет компенсировать его. Коммутирующее и реактивное э.д.с. должны быть примерно равными.

• Увеличение поперечного размера сердечников добавочных полюсов и установка больших воздушных зазоров под основными полюсами.

• Уменьшение расстояния от обмотки добавочных полюсов до якоря.

• Установка немагнитных прокладок, чтобы обеспечить работу щеток без искрения и замедлить процесс магнитного насыщения сердечников.

• Перемещение щеток на физическую нейтраль с геометрической.

3. Уменьшение коммутационных токов, которое можно достичь, если увеличить сопротивление цепи в секции коммутации:

 Замена щеток из меди на электрографитовые.  Использование разрезных щеток.

Практическое занятие № 21

Генераторы постоянного тока. Двигатели постоянного тока.

Цель: Научиться производить расчет основных параметров генератора постоянного тока параллельного возбуждения.

Теоретическое обоснование

В генераторе с параллельным возбуждением обмотка возбуждения присоединена через регулировочный реостат параллельно обмотке якоря. Для нормальной работы потребителей электроэнергии необходимо поддерживать постоянство напряжения на зажимах генератора, несмотря на изменение общей нагрузки. Это осуществляется посредством регулирования тока возбуждения.

Реостаты возбуждения имеют, как правило, холостые контакты, при помощи которых можно осуществить короткое замыкание обмотки возбуждения «на себя». Это необходимо при отключении обмотки возбуждения. Если выключить обмотку возбуждения путём разрыва её цепи, то исчезающее магнитное поле создаст очень большую ЭДС самоиндукции, способную пробить изоляцию обмотки и вывести генератор из строя. При коротком замыкании обмотки возбуждения при её отключении энергия исчезающего магнитного поля переходит в тепло, не причиняя вреда обмотке возбуждения, так как ЭДС самоиндукции не превысит номинального напряжения на зажимах генератора.

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением сам питает свою обмотку возбуждения и не нуждается в постороннем источнике электрической энергии. Самовозбуждение генератора возможно только при наличии остаточного магнетизма в сердечниках электромагнитов, поэтому они изготавливаются из литой стали и после прекращения работы генератора сохраняется остаточный магнетизм. Так как обмотка возбуждения подключена к его зажимам, то в ней при вращении якоря в его обмотке потоком остаточного магнетизма индуктируется ЭДС Е_ост, и по обмотке возбуждения начинает протекать ток. Если обмотка возбуждения включена правильно, так, что её магнитный поток Ф направлен «попутно» с магнитным потоком остаточного магнетизма, то суммарный магнитный поток возрастает, увеличивая ЭДС Е, магнитный поток Ф и ток возбуждения I_в. Машина самовозбуждается и начинает устойчиво работать с I_в = const. E = const, зависящими от величины сопротивления R = const цепи возбуждения.

Однако процесс нарастания электродвижущей силы E генератора (процесс самовозбуждения генератора) не прогрессирует, то есть ЭДС генератора не возрастает неограниченно. Всякий раз рост индуктированной ЭДС генератора ограничен тем или иным пределом. Для этого необходимо рассмотреть характеристику холостого хода генератора.

Для генератора параллельного возбуждения, схема которого показана на рисунке 8.1, ЭДС

Е = U + r_яI_я (8.1)

Для генератора параллельного возбуждения

I_я = I_н+ I_в (8.2)

КПД генератора равен отношению мощности отдаваемой к мощности потребляемой

Р2 Р1 Р

^Р¹^Р¹ (8.3)

где ΣP - суммарные потери мощности генератора;

P₁ - мощность, передаваемая генератору от привода;

Р₂ - полезная мощность генератора, отдаваемая в сеть нагрузки.

К потерям мощности генератора относят электрические потери в обмотках якоря Р_а и возбуждения Р_в, механические потери и потери в стали. Электромагнитная мощность генератора

Р_эм = I_яЕ (9.4)

Рисунок 8.1– Схема генератора постоянного тока параллельного

возбуждения

Ход работы

1) Изобразите схему генератора постоянного тока параллельного возбуждения и запишите данные для своего варианта (Таблица 8.1).

2) При изображении схемы соблюдайте правила начертания схем и элементов.

3) Рассчитайте величины в соответствии с заданием.

4) Для расчета следует пользоваться теоретическими сведениями §28.1, §28.3, (1). Расчет параметров сопровождайте пояснениями.

5) При расчете параметров генератора применяйте законы Кирхгофа, Ома, свойства последовательного и параллельного соединения элементов цепи, используя схему включения генератора постоянного тока параллельного возбуждения (рисунок 8.1).

6) Подготовьте ответы на контрольные вопросы.

7) Оформите отчет по практической работе.

Задача

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р2 при номинальном напряжении U_ном. Сила тока в нагрузке равна I_ном, ток в цепи якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Сопротивление цепи якоря равно R_a, обмотки возбуждения R_в. Генератор развивает ЭДС Е. Электромагнитная мощность равна Р_эм. Мощность, затрачиваемая на вращение генератора, равна Р₁. Суммарные потери мощности в генераторе составляют ΣP при коэффициенте полезного действия η_г. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения соответственно равны Р_а и Р_в. Схема генератора дана на рисунке 8.1. Используя данные, приведенные в таблице 8.1, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Таблица 8.1 – Исходные данные к задаче

Величина					Варианты
Величина	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Контрольные вопросы

1) Какие характеристики определяют свойства генераторов постоянного тока?

2) Каковы условия самовозбуждения генераторов постоянного тока?

3) Почему у генератора параллельного возбуждения изменение напряжения при сбросе нагрузки больше, чем у генератора независимого возбуждения?

4) Что необходимо сделать для того, чтобы магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, направить согласно с остаточным магнитным потоком.

5) Почему нельзя получить характеристику короткого замыкания у генератора параллельного возбуждения?

Практическая работа № 22

Генераторы постоянного тока. Двигатели постоянного тока.

Цель: Приобрести навыки расчета двигателей постоянного тока параллельного возбуждения. Приобрести навыки расчета двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.

Теоретическое обоснование

Машина постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением, подключенная к сети с постоянным напряжением, может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме и переходить из одного режима работы в другой.

Различают три типа двигателей постоянного тока:

- с параллельным возбуждением;

- с последовательным возбуждением;

- со смешанным возбуждением.

В отличие от генераторов, в которых ток якоря образуется за счет остаточного магнитного потока, вызывающего появление остаточной ЭДС, в двигателях ток якоря создается внешним источником и направлен он против ЭДС.

Для двигателя параллельного возбуждения, схема которого приведена на рисунке 9.1, справедливы соотношения:

U_н = E_н = r_я I_я, (9.1)

где Е_н - противо-ЭДС, индуктируемая в обмотке якоря при номинальной скорости вращения.

I_н= I_я+ I_в, (9.2)

Номинальный ток якоря определяется выражением:

I_я = (U_н- E_н) /r_я (9.3)

В момент пуска n = 0, следовательно и Е = 0, поэтому пусковой ток якоря будет чрезмерно большим. Для его ограничения последовательно с якорем включают пусковой реостат r_пуск, тогда

I_я
пуск = U_н /(r_я + r_пуск) (9.4)

Мощность, потребляемая двигателем из сети

P₁ = I_н U_н, (9.5)

где I_н - номинальный ток двигателя, U_н - номинальное напряжение сети.

Вращающий электромагнитный момент двигателя при номинальном режиме Мном  9,55 Рном

ⁿ_ном, (9.6)

Рисунок 9.1 – Схема двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Ход работы

1) Изобразите схему двигателя постоянного тока параллельного возбуждения и запишите данные для своего варианта. При изображении схемы соблюдайте правила начертания схем и элементов.

2) Рассчитайте величины в соответствии с заданием.

3) Для расчета следует пользоваться теоретическими сведениями. Расчет параметров сопровождайте пояснениями.

4) Используйте свойства последовательного и параллельного соединений элементов электрической цепи, законы Ома и Кирхгофа.

5) Подготовьте ответы на контрольные вопросы.

6) Оформите отчет по практической работе.

Задача 1

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность на валу Р_ном2, развивая при этом номинальный момент М_ном при частоте вращения n_ном. Двигатель потребляет из сети номинальный ток I_пом при напряжении U_ном. Ток в обмотке якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Потребляемая из сети мощность равна P₁. Суммарные потери мощности в двигателе составляют ΣP, коэффициент полезного действия η_дв. Схема двигателя приведена на рисунке 9.1. Используя данные, приведенные в таблице 9.1, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Таблица 9.1 – Исходные данные к задаче

Величина	Варианты
Величина	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р_ном2, кВт	22	-	11	30	12	-	-	-	30	3,6
М_ном Нм	-	28,56	-	191	-	213	200	78,4	-	-
n_ном, об/мин	985	-	1340	-	750	-	1433	-	1433	1200
I_ном, А	113,6	-	-	79,5	-	-	159	56,8	-	18,8
U_ном, В	-	220	220	-	220	220	-	-	220	-
I_а, А	-	18	-	-	-	108	-	55,7	150	-
I_в, А	5,6	-	1,1	2,5	1,5	-	9,0	-	-	0,8
Р1, кВт	25,0	4,14	12,5	35,0	-	-	34,9	-	-	-
ΣР, кВт	-	-	--	-	-	3,0	-	1,5	4,9	0,54
η_дв	-	0,87	-	-	0,8	0,88	-	0,88	-	-

Контрольные вопросы

1) Перечислите способы возбуждения двигателей постоянного тока.

2) Что относится к пусковым свойствам двигателя постоянного тока? Как их улучшают?

3) От чего зависит скорость вращения двигателя постоянного тока?

4) Как определить величину вращающего момента электродвигателя?

5) Что определяют понятия «кратность пускового тока», «кратность пускового момента»? Как рассчитываются эти величины?

6) Как определить мощность потерь двигателя постоянного тока?

7) Как рассчитывается КПД двигателя постоянного тока?

8) Изобразите энергетическую диаграмму двигателя постоянного тока.

Схема включения в сеть двигателей постоянного тока последовательного возбуждения показана на рисунке 10.1. Здесь ток якоря является в то же время и током возбуждения, и потому пусковой реостат R_пуск изменяет и ток в якоре, и ток в обмотке возбуждения. При холостом ходе или очень малых нагрузках ток в якоре, как мы знаем, должен быть очень мал, т. е. индуцированная э. д. с. Еi должна быть почти равна напряжению сети. Но при очень малом токе через якорь и обмотку возбуждения слабо и поле обмотки возбуждения. Поэтому при малой нагрузке необходимая э. д. с. может быть получена только за счет очень большой частоты вращения двигателя. Вследствие этого при очень малых токах (малой нагрузке) частота вращения двигателя с последовательным возбуждением становится настолько большой, что это может стать опасным с точки зрения механической прочности двигателя.

Говорят, что двигатель идет «вразнос». Это недопустимо, и поэтому двигатели с последовательным возбуждением нельзя пускать в ход без нагрузки или с малой нагрузкой (меньшей 20…25 % от нормальной мощности двигателя). По этой же причине не рекомендуется соединять эти двигатели со станками или другими машинами ременными или канатными передачами, так как обрыв или случайный сброс ремня приведет к «разносу» двигателя. Таким образом, в двигателях с последовательным возбуждением при возрастании нагрузки увеличиваются ток в якоре и магнитное поле индуктора; поэтому частота вращения двигателя резко падает, а развиваемый им вращающий момент резко возрастает.

Эти свойства двигателей с последовательным возбуждением делают их наиболее удобными для применения на транспорте (трамваи, троллейбусы, электропоезда) и в подъемных устройствах (кранах), так как в этих случаях необходимо иметь в момент пуска при очень большой нагрузке большие вращающие моменты при малых частотах вращения, а при меньших нагрузках (на нормальном ходу) меньшие моменты и большие частоты. Напряжение на зажимах двигателя:

U = Е + r_яI_я (10.1)

Для двигателя последовательного возбуждения

I_я = I_н= I_в (10.2)

КПД двигателя равен отношению мощности отдаваемой к мощности потребляемой

Р2 Р1 Р

^Р1 ^Р1 (10.3)

где ΣP - суммарные потери мощности генератора;

P₁ - мощность, передаваемая генератору от привода;

Р₂ - полезная мощность генератора, отдаваемая в сеть нагрузки.

К потерям мощности двигателя относят электрические потери в обмотках якоря Р_а и возбуждения Р_в, механические потери и потери в стали. Электромагнитная мощность двигателя

Р_эм = I_яЕ (10.4)

Мощность, подводимая к двигателю:

P₁ = I_н U_н, (10.5)

где I_н - номинальный ток двигателя, U_н - номинальное напряжение сети.

Вращающий электромагнитный момент двигателя при номинальном режиме

Мном  9,55 Рном

ⁿ^ном (10.6)

Рисунок 10.1 – Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Ход работы

1) Изобразите схему двигателя постоянного тока последовательного возбуждения и запишите данные для своего варианта. При изображении схемы соблюдайте правила начертания схем и элементов.

2) Рассчитайте величины в соответствии с заданием.

5) Подготовьте ответы на контрольные вопросы.

6) Оформите отчет по практической работе.

Задача 1

Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением отдает полезную мощность Р2 и потребляет из сети мощность P₁ при напряжении U_ном. Двигатель развивает полезный момент М при частоте вращения якоря п. Сила тока в цепи якоря равна I, противо-ЭДС в обмотке якоря Е. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения равны Р_а. Сопротивление обмоток якоря и возбуждения R_a+ R_пc. В момент пуска двигатель потребляет из сети пусковой ток I_п. Коэффициент полезного действия двигателя равен η_дв. Схема двигателя приведена на рисунке 10.1. Используя данные, приведенные в таблице 10.1, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Таблица 10.1 – Исходные данные к задаче

Величина	Варианты
Величина	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р_ном2, кВт	44,0	-	-	21,0	-	-	-	-	5,0	10,0
Р1, кВт	51,3	-	4,5	-	10	-	11	-	6,7	-
U_ном, В	-	110	-	250	-	220	110	440	440	-
М_ном Нм	296	35	20	310	48	-	79,5	880	-	-
n_ном об/мин	-	-	1800	-	1600	1200	-	510	1030	1200
I_ном, А	205	39	-	-	45,5	33	-	-	-	100
Е, В	-	-	-	-	208	-	-	-	417	-
Р_а, А	2270	300	-	-	-	-	800	-	-	-

возбуждения?

2) Поясните, как осуществляется пуск ДПТ последовательного возбуждения.

3) Перечислите, какие характеристики ДПТ называются рабочими и при соблюдении каких условий они получаются.

4) Каким образом регулируют ток возбуждения в двигателе последовательного возбуждения?

5) Какие способы регулирования частоты вращения применяются в двигателях последовательного возбуждения?

Практическая работа № 23

Потери и КПД машин постоянного тока.

Цель работы : Определить потери и КПД МПТ

При работе генератора (или двигателя) постоянного тока полезная (выходная) мощность, отдаваемая машиной, всегда меньше подводимой от первичного двигателя (или сети) за счет наличия нескольких видов потерь мощности.

Электрические потери возникают в обмотке якоря, в обмотке возбуждения, обмотке добавочных полюсов и в щеточном контакте.

Потери в стали складываются из потерь на перемагничивание (гистерезис) и вихревые токи в стальном сердечнике якоря при его вращении в постоянном магнитном поле.

Механические потери обусловлены потерями на трение в подшипниках, щеток о коллектор, потерями на вентиляцию и составляют от (1…4)%.

Добавочные потери обусловлены потерями в стали полюсных наконечников от пульсации магнитного потока при вращении зубчатого якоря, и составляют 1% от отдаваемой мощности для генераторов и 1% от потребляемой мощности для двигателей.

КПД машины определяется отношением полезной мощности Р2 к потребляемой мощности Р1 и составляется: для генераторов

(6.2)

где UI – мощность, отдаваемая потребителю; ∑∆Р – суммарные потери.

Для двигателей

(6.3)

где UI – мощность, потребляемая двигателем от сети.

КПД машины постоянного тока зависит от нагрузки (рисунок 6.9) и при номинальной мощности составляет от 75 до 95%.

Рисунок 6.9 – Зависимость КПД машины постоянного тока от нагрузки

Контрольные вопросы :

1. Назовите основные части машины постоянного тока и укажите их назначение.

2. Каково устройство и назначение коллектора у генераторов постоянного тока?

3. Какие бывают типы обмоток якоря?

5. Что такое коммутация, каковы условия идеальной коммутации?

6. Какие меры борьбы с реакцией якоря?

7. Какие меры применяют для улучшения условий коммутации у машин постоянного тока?

8. Как устроен генератор с независимым возбуждением? Указать его свойства, преимущества, недостатки.

9. То же, но генератор с параллельным возбуждением.

10. То же, но генератор с последовательным возбуждением.

11. То же, но генератор со смешанным возбуждением.

12. Как включить генератор с параллельным возбуждением на параллельную работу?

13. Почему нельзя включить двигатель постоянного тока в сеть без пускового реостата?

14. Как можно регулировать скорость вращения двигателя постоянного тока?

15. Как устроен двигатель с параллельным возбуждением? Указать его свойства, преимущества, недостатки.

16. То же, но двигатель с последовательным возбуждением.

17. То же, но двигатель со смешанным возбуждением.

Практическая работа № 24

Специальные типы машин постоянного тока.

Цель работы: Изучить специальные типы машин постоянного тока.

Специальные типы генераторов и преобразователей постоянного тока

Во многих случаях к машинам постоянного тока предъявляются такие требования, которым машины нормальной конструкции не удовлетворяют. Это привело к созданию ряда специальных типов машин постоянного тока. В данной главе кратко рассматриваются некоторые типы подобных машин, которые получили распространение на практике или имеют перспективы такого распространения.

Генератор с тремя обмотками возбуждения. В ряде случаев требуется, чтобы внешняя характеристика генератора имела вид, изображенный на рис. 11-1, а. При характеристике этого вида в широком диапазоне изменения напряжения U ток / изменяется мало и близок к току короткого замыкания /_к. Такая круто падающая внешняя характеристика желательна, например, в случае электрической дуговой сварки, так как при этом ток в дуге мало зависит от ее длины и короткое замыкание (соприкосновение электрода- со свариваемым изделием) неопасно. Генераторы с такой характеристикой целесообразно использовать также для питания по схеме Г—Д электродвигателя механизма, работающего на упор, например экскаватора. В этом случае при застревании и остановке механизма ток и момент двигателя будут ограничены, в результате чего исключается возможность повреждения механизма или машины.

Характеристику вида рис. 11-1, о можно получить в генераторе с тремя обмотками возбуждения: 1) независимой, 2) параллельной и 3) последовательной (рис. 11-1, б), н. с. которой направлена навстречу н. с. F_x + F₂ первых двух обмоток. Такие генераторы предложены инженером Ц. Кремером в 1909 г.

Генераторы с тремя обмотками возбуждения в настоящее время применяются в мощных экскаваторах с электрическим приводом, на тепловозах для питания тяговых двигателей, а также в ряде других случаев.

Генераторы с расщепленными полюсами также имеют круто падающую внешнюю характеристику. На рис. 11-2 изображен сварочный двухполюсный генератор, в котором каждый из полюсов N и S расщеплен на две части: с сердечниками нормального и уменьшенного сечения. Машина имеет две обмотки возбуждения, одна из которых расположена на широких сердечниках, а другая — на узких. Узкие сердечники насыщены сильно, а широкие — слабо.

Якорь генератора (рис. 11-2) можно разбить на четыре сектора. Секторы аг и бе создают н. с. реакции якоря, которая направлена по оси широких сердечников полюсов и размагничивает их (см. рис. 11-2, где штриховые линии изображают магнитные линии потока реакции якоря). Поскольку эти сердечники слабо насыщены,

Рис. 11-1. Внешняя характеристика (а) и схема (б) генератора с тремя обмот- как4и возбуждения то их поток с увеличением 1_а значительно уменьшается, а при больших значениях 1_а даже изменяет направление. Секторы аб и гв создают н. с. реакции я'коря, которая направлена по оси узких сердечников и намагничивает их. Однако вследствие сильного насыщения этих сердечников поток в них остается практически постоянным В результате суммарный поток сердечников полюсов N — N и сердечников полюсов S — S с увеличением 1_а быстро уменьшается, вместе с тем резко падает также напряжение машины U, снимаемое с главных щеток айв.

Напряжение между главной щеткой в и вспомогательной, или «третьей», щеткой б остается практически постоянным, так как индуктируется потоком узких полюсных сердечников, и используется для питания обмоток возбуждения. Ток обмоток широких сердечников регулируется сопротивлением R_B, и при разных положениях реостата получаются внешние характеристики, показанные на рис. 11-3.

В СССР с расщепленными полюсами изготовляются сварочные генераторы ПС с U_a = 35 в (напряжение холостого хода до 80 в) и до 500 а. Генераторы имеют также добавочные полюсы, расположенные между сердечниками главных полюсов N и S.

Генераторы поперечного поля впервые были предложены немецким инженером Э. Розенбергом (1904 г.). В настоящее время они применяются главным образом для питания электрооборудования пассажирских вагонов железных дорог и работают параллельно с аккумуляторной батареей Эти генераторы приводятся в движение от оси вагона и в широком диапазоне изменения п дают U = const.

Устройство двухполюсного генератора поперечного поля схематически показано на рис. 11-4. Кроме щеток 1 — 1, расположенных по геометрической нейтрали полюсов, машина имеет

также щетки 2 — 2, сдвинутые от первых на 90°. Щетки 1 — / замкнуты накоротко, а щетки 2—2 соединяются с выводными зажимами.

Поток возбуждения полюсов Ф_в индуктирует э. д. с. Е^ в цепи короткозам-кнутых щеток /—/, но не индуктирует э. д. с. в цепи щеток 2—2. Ток

Рис. 11-2. Сварочный генератор с расщепленными полюсами создает поперечный поток реакции якоря <Dj, замыкающийся через широкие наконечники полюсов. Этот поток индуктирует в цепи щеток 2—2 э. д.

с. Е_г, которая вызывает в цепи нагрузки ток /2. Одновременно ток /2 создает н. с. реакции якоря ^а. направленную по продольной оси полюсов и уменьшающую поток возбуждения. Такое действие F₃ и обусловливает получение U ж const при изменении п. На якоре (рис. 11-4) во внешнем кольце показаны направления тока 1_г, а во внутреннем — направления тока /₂. В проводниках одних секторов якоря существуют токи /_х -f- /_г> а в проводниках других секторов — токи 1_Х — /₂.

Зависимости /_х, /₂ и U₂ от п изображены на рис. 11-5. Генератор возбуждается от аккумуляторной батареи исл= Одо/г= п_х работает на холостом ходу (/₂ = 0),

Рис 11-3. Внешние характеристики генератора по схеме рис. 11-2

Рис. 11-4- Устройств® генератора поперечного поля

Рис. 11-5. Характеристики генератора поперечного поля

При этом 1_Х и и_г = £а растут пропорционально п. При п—

tii напряжение U₂ = Е₂ сравнивается с напряжением аккумуляторной батареи и автомат включает генератор на параллельную работу с батареей. С дальнейшим увеличением Е_г при п > щ возникает ток нагрузки /_а и н. с. реакции якоря F₂- Под воздействием этой н. с. Ф_в начинает уменьшаться, вследствие чего уменьшаются также £₁₍ 1_г и Ф_х. Однако э. д. с. Е₂ — с_еФ_хп на щетках 2—2, а также напряжение £/_а = Е* — R_ah продолжают несколько расти. Начиная с некоторой скорости [/_г и /_а остаются практически постоянными.

Советский инженер Л. Рашковский предложил помещать на полюсах генератора поперечного поля последовательную обмотку возбуждения, которая включается в цепь тока /_а и компенсирует основную часть н. с. реакции якоря от этого тока. Такая компенсационная обмотка позволяет облегчить обмотку возбуждения и уменьшить ее мощность, а также улучшить характеристики генератора.

Как нетрудно заметить, полярность генератора не зависит от направления вращения, что в случае параллельной работы с батареей является ценным свойством генератора.

Вагонные генераторы рассматриваемого типа строятся на напряжение £/₂ = 50 в и на мощность до Р = 5 кет. Однако в последнее время вместо таких вагонных генераторов начинают применять генераторы переменного тока с полупроводниковыми выпрямителями, преимущество котррых заключается в отсутствии коллектора.

Электромашинные динамометры (менее удачные названия — балансирные машины или пендель-машины) служат для измерения вращающего момента двигателей внутреннего сгорания, а также электрических и других машин притих испытании. Электромашинный динамометр имеет две пары подвдипников, на которые опираются якорь и индуктор (рис. 11-6). Индуктор может поэтому свободно поворачиваться в пределах некоторого угла, ограниченного неподвижными упорами. Машина может работать как генератором, так и двигателем. При этом йа индуктор передаются те же моменты вращения, которые действуют на якорь (электромагнитный момент, момент от механических и магнитных потерь). Момент, действующий на индуктор и равный моменту, действующему на якорь, измеряется с помощью прикрепленного к индуктору рычага и специальных весов или гирь. Таким образом, определяется момент, действующий на вал динамометра. При этом возникает лишь небольшая погрешность, вызванная трением в одной паре подшипников и силами, которые соответствуют части потерь на вентиляцию. Эту погрешность можно учесть отдельно.

Рис, 11-6. Электромашинный динамометр

/ — якорь; 2 — полюсы, 3 — ярмо индуктора; 4 — нед- шипниковые щиты, 5 — падшипники «индуктор — якорь»;

6 — подшипники «индуктор — подшипниковые стояки»;

7 — подшипниковые стояки

В СССР строятся электромашинные динамометры постоянного тока серии МПБ мощностью до 800 кет. Электромашинные динамометры можно также изготовить на базе любого типа машины переменного тока.

Генераторы униполярных импульсов [42] применяются для электроэррзионной обработки металлов и вырабатывают ток в виде кратковременных быстро чередующихся импульсов одинакового направления. Получение такого тока достигается путем использования полюсов с узкими полюсными наконечниками и обмотки якоря особого устройства.

Униполярные генераторы позволяют получать большой постоянный ток (до 50000Q а) при низком напряжении (1-50 в).

Устройство одной из конструктивных разновидностей такого генератора показано на рис. 11-7. Массивный стальной ротор / вращается в магнитном поле, которое создается неподвижными кольцевыми катушками обмотки возбуждения 2. Рабочий поток Ф в центральной, активной части машины имеет по всей окружности одинаковую полярность, откуда и происходит название машины. Обмоткой ротора является само массивное тело ротора. Э. д. с. Е = Blv, индуктируемая

Рис. 11-7. Униполярный генератор

в центральной, активной части ротора при его вращении в магнитном поле, также имеет по всей окружности одинаковое направление. Ток с ротора снимается с помощью неподвижных щеток 3.

В униполярных генераторах возникают трудности отвода тока. При больших токах площадь щеточного контакта и число щеток очень велики. Щеточный аппарат получается громоздким, и в щеточном контакте возникают большие механические и электрические потери мощности.

В последнее время в связи с развитием специальных областей техники интерес к униполярным генераторам вновь возрос. При этом отвод тока с ротора-начали осуществлять с помощью жидких металлов (ртуть, натрий, сплав натрия и калия). В связи с этим говорят о «жидкометаллических» щетках. В настоящее время построены униполярные генераторы мощностью до 1000 кет.

§ 11-2. Исполнительные двигатели и тахогенераторы

Общие положения. Исполнительными двигателями называются двигатели, которые применяются в системах автоматического управления и регулирования различных автоматизированных установок и предназначены для преобразования электрического сигналу (напряжение управления), получаемого от какого-либо измерительного органа, в механическое перемещение (вращение) вала с целью воздействия на соответствующий регулирующий или управляющий аппарат. Если напряжение и мощность сигнала малы для управления исполнительным двигателем, то применяются промежуточные усилители мощности (магнитные, электронные, полупроводниковые).

Номинальная мощность исполнительных двигателей обычно мала — от долей ватта до 500—600 вт. К этим двигателям предъявляются большие требования по точности работы и быстродействию. Обычно требуется, чтобы зависимости момента М и скорости вращения п от напряжения сигнала (управления) и„ были по возможности линейными.

Существует ряд разновидностей исполнительных двигателей постоянного и переменного тока. Ниже кратко рассматриваются исполнительные двигатели постоянного тока.

Исполнительные двигатели нормальной конструкции по своему устройству аналогичны нормальным машинам постоянного тока. При якорном управлении ток возбуждения i_B = const, а на якорь .подается напряжение управления (У_у. Характеристики М = f (U_y) и п = f (U_y) при этом получаются практически линейными. При полюсном управлении на якорь подается напряжение U_а = const, а напряжение управления £/_у подается на обмотку возбуждения. При этом требуется меньшая мощность управления, однако характеристика п= I (Uy) не будет линейной. Поэтому обычно применяется якорное управление.

Магнитоэлектрические машины. В связи с разработкой сплавов алии (Al—Ni), алнико (А1 — Ni — Со), а также ряда других сплавов, обладающих высокими магнитными свойствами, стало возможным изготовление машин без обмотки возбуждения, с постоянными магнитами на индукторе. В частности, с постоянными магнитами изготовляются исполнительные двигатели с якорным управлением мощностью до 50—100 вт.

С постоянными магнитами можно строить также генераторы и двигатели общего назначения мощностью до 5—10 кет. Однако вследствие дороговизны указанных сплавов такие машины не получили до сих пор большого распространения.

Исполнительные двигатели с полым немагнитным якорем (рис. 118) вследствие малой инерции якоря обладают большим быстродействием. Полый якорь в виде стаканчика изготовляется из пластмассы, и на нем размещается и укрепляется якорная обмотка обычного типа, соединенная с коллектором. Внутренний не- подвижный ферромагнитный сердечник (статор) при якорном управлении может быть массивным.

Из-за наличия большого немагнитного зазора между внешним и внутренним статорами требуется сильная обмотка возбуждения, габариты машины увеличиваются, а к. п. д. уменьшается. Подобные двигатели выпускаются мощностью до 10—15 em.

Двигатели с печатной обмоткой якоря (рис. 11-9) также обладают малой инерцией. Якорь этого двигателя имеет вид тонкого диска из немагнитного материала (текстолит, стекло и т. д.), на обеих сторонах которого расположены медные проводники обмотки якоря. Проводники выполняются путем гальванического травления листов медной фольги, наклеенных на диск якоря, либо гальваническим

Рис. 11-8. Исполнительный двигатель постоянного тока с полым немагнитным якорем

1 — передний щит; 2 — щеткодержатель; 3 — крышка смотрового люка; 4 — коллектор; 6 — обмотка возбуждения; 7 — полюс; 8 — полый якорь; 9 — внутренний статор; 10 — задний щит

осаждением или переносом меди. Обмотка, изготовляемая таким способом, получила название печатной. Схема обмотки якоря обычная, двухслойная, причем проводники-отдельных слоев расположены на разных сторонах диска и соединяются электрически между собой через отверстия в диске. Серебрянографитные щетки скользят по неизолированной поверхности элементов обмотки якоря, как по коллектору.

Возбуждение осуществляется с помощью постоянных магнитов или обмотки возбуждения. Напряжение таких машин составляет 6—50 в. Ввиду хороших условий охлаждения допустимы большие плотности тока в обмотке якоря (до 30—40 а/мм² при продолжительном режиме работы). В случае необходимости быстрого торможения после снятия напряжения сигнала диск якоря изготовляется из алюминия.

Тахогенераторы представляют собой маломощные электрические генераторы (обычно до P_s= 10 -т- 50 em), которые служат в системах автоматики для преобразования скорости вращения в электрический сигнал (напряжение U_c). От тахогенераторов требуется линейная зависимость £/_с = / (п) с точностью до 0.2— 0,5%, а иногда с точностью до 0,01%. В маломощных тахогенераторах при п = 1000 об/мин напряжение i/_c = 3 -f- 5 в, а в более мощных тахогенераторах обычного применения при такой же скорости вращения f/_c = 50 -е- 100 в.

Большинство тахогенераторов имеет обычную конструкцию машин постоянного тока с независимым возбуждением при i_B — const или с постоянными магнитами При необходимости уменьшения механической инерции и устранения зубцовых пульсаций напряжения применяют конструкцию с полым якорем

Рис 11-9. Двигатель постоянного тока с печатной обмоткой якоря: а — разрез Двигателя, б — обмотка якоря

/ — диск якоря с обметкой, 2 — вал, 3 — втулка, 4 — щетки и щеткодержатель, 5 — постоянные магниты (полюсы), 6 — полюсные наконечники, 7 й & — диски из магнитно-мягкой стали

(см. рис. 11-8). В последнее время разрабатываются также униполярные тахогенераторы (см. рис. 11-7) с электромагнитным возбуждением или с постоянными магнитамИ| При этом отсутствуют коллекторные пульсации напряжения, однако U_c мало.

Исполнительные двигатели и тахогенераторы нормальной конструкции и с постоянными магнитами выпускаются в СССР серийно. Широко применяются также исполнительные двигатели и тахогенераторы переменного тока.

§ 11-3. Электромашинные усилители

Общие сведения. В автоматических устройствах возникает необходимость усиления электрической мощности, получаемой от различных маломощных измерительных элементов или преобразователей (температуры, давления, влажности, химического свойства среды и т. д). В частности, преобразователями скорости вращения являются рассмотренные выше тахогенераторы.

Использованные для указанной цели устройства называются усилителями.

В технике применяются различные виды усилителей электрической мощности: электронные (ламповые), полупроводниковые, магнитные и электромашинные. Последние представляют собой специальную разновидность электромашинных генераторов, которые приводятся во вращение приводными электрическими двигателями с га = const. Усиление мощности при этом происходит за счет мощности, получаемой от приводного двигателя. Электромашинные усилители (ЭМУ) при-

Обычно требуется, чтобы прц изменении режима работы ЭМУ k_y — const. Для этого магнитные системы "ЭМУ выполняются ненасыщенными.

От ЭМУ требуется также большое быстродействие работы, т. е. быстрое изменение Р_вых при изменении Р_вх. Быстродействие определяется электромагнитными постоянными времени обмоток ЭМУ.

T = L/r.

Быстродействие ЭМУ можно оценить некоторой эквивалентной постоянней времени Т₃, учитывающей- скорость протекания переходных процессов в ЭМУ в целом. Обычно Т₃ = 0,05 -f- 0,3 сек.

Во избежание замедляющего действия вихревых токов^ индуктируемых при изменении Ф в магнитопроводе, последний изготовляется полностью из листовой электротехнической стали высокого качества. Влияние гистерезиса магнитной цепи сводится-к минимуму выбором соответствующей марки стали, а также специальными дополнительными мерами.

Для оценки качества ЭМУ вводится также понятие добротности й_д, которая определяется как Желательно, чтобы k_R было больше, что возможно при больших k_y и малых Г_в. Однако увеличение k_y обычно приводит к увеличению Т_а и наоборот. Например, при увеличении сечений магнитонровода ЭМУ магнитный поток, выходное напряжение, выходная мощность и коэффициент усиления мощности увеличиваются. Однако одновременно увеличиваются также индуктивности и постоянные времени обмоток. Поэтому величины k_y и Т_а приходится выбирать компромиссным образом.

Номинальная выходная мощность современных ЭМУ достигает

100 кет. Мощность управления колеблется от долей ватта до нескольких ватт. Первые ЭМУ были построены в 1937 г.

Одноступенчатые ЭМУ с независимым возбуждением. В качестве простейшего ЭМУ можно рассматривать обычный генератор постоянного тока с независимым возбуждением с расслоенной магнитной цепью индуктора и якоря. При этом обиотка возбуждения является обмоткой управления, а цепь якоря — выходной иепью. Так как в таких генераторах Р_ц — (0,01 -*- 0,02) Р_ц, то ky = 50 -г- 1QQ,

Ввиду малой величины k_y такие усилители применяются редко. Впрочем, в качестве подобных ЭМУ можно рассматривать обычные электромашинные возбудители крупных машин постоянного и переменного тока.

Двухмашинные ЭМУ. Рассмотренные выше простейшие ЭМУ имеют одну ступень усиления мощности — от обмотки возбуждения (управления) к обмотке якоря. Для увеличения ky ЭМУ изготовляются с двумя или большим количеством ступеней усиления. Общий коэффициент усиления k_y при этом равен произведению коэффициентов усиления от-дельных ступеней. Например, в двухступенчатых усилителях

fey = &yjky₂. (П-6)

Простейший двухступенчатый усилитель представляет собой каскадное соединение двух генераторов постоянного тока (рис. 11-10). Обмотка возбуждения генератора 1 является обмоткой управления ОУ. Якорь генератора 1 питает обмотку возбуждения О В генератора 2, выходной цепью, подключаемой

Рис. 11-10. Схема двухмашинного усилителя цепь якоря последнего ((У_а, /_а) является к управляемому объекту.

ЭМУ по схеме рис. 11-10 изготовляются западногерманской фирмой «СименсШуккерт» под названием «рапидин». Обе машины располагаются в общем корпусе. При этом достигается k_y — 10000.

Обычно все ЭМУ имеют несколько обмоток управления, которые размещаются рядом друг с другом на общем участке магнитной цепи (полюсах). При этом можно осуществлять управление в зависимости от нескольких величин (например, в зависимости от скорости вращения и тока якоря двигателя прокатного стана и т. п.).

Двухступенчатые ЭМУ поперечного поля являются самыми

распространенными ЭМУ и были разработаны фирмой «Дженерал электрик» (США) в 1937 г. под названием «амплидин». Такие ЭМУ изготовляются обычно с неявно-выраженными полюсами и с 1р — 2. В СССР такие ЭМУ выпускаются серийно.

Рассматриваемый вид ЭМУ является конструктивным развитием генератора поперечного поля (см. § 11-1) и по принципу действия аналогичен ему. Обмотки управления ОУ (рис. 11-11) создают первоначальный поток Ф_у по продольной оси. Этот поток индуктирует э. д. с, которая вызывает ток 1_± = й_гФ_у в короткозамкнутой цепи якоря (щетки /—/). Ток 1_г, протекая по обмотке якоря и поперечной подмагничивающей обмотке ПО, создает поток Ф₁ = A/_t поперечного

поля. Поток Фх индуктирует э. д. с. в выходной цепи (щетки 2—2), в результате чего в цепи нагрузки возникает ток /3 = /_вых и на выходных зажимах — напряжение U 2 = и_яых.

Продольная размагничивающая н. с. тока /2 практически полностью компенсируется с помощью компенсационной обмотки КО, чтобы снизить мощность управления и увеличить коэффициент усиления. Если действие КО является слишком сильным, то возникает опасность самовозбуждения ЭМУ как генератора последовательного возбуждения, в результате чего нормальная работа ЭМУ нару-

Рис. 11-11. Схема ЭМУ с поперечным полем

шается. Обычно КО выполняется с некоторым запасом (перекомпенсация), и регулирование (ослабление) ее действия производится с помощью шунтирующего сопротивления R_ul (рис. 11-11).

Форма вырубок листов стали статора ЭМУ и расположение обмоток статора показаны на рис. 11-12. Компенсационную обмотку, с целью достижения компенсации реакции якоря не только по величине, но и по форме, выполняют распределенной. Обмотка якоря обычно имеет небольшое укорочение шага Применение поперечной подмагничи-вающей обмоти ПО позволяет уменьшить величину тока /_х и улучшить тем самым коммутацию щеток /—1 (см. рис. 1111). Поэтому добавочных полюсов в поперечной оси обычно не делают.

Коммутация щеток 2—2 улучшается с помощью добавочных полюсов (рис 11-12).

Для уменьшения влияния гистерезиса вокруг спинки сердечника статора наматывают размагничивающую обмотку, питаемую переменным током. Поток этой обмотки замыкается в сердечнике статора по окружности и не проникает в якорь. Ширина петли гистерезиса при таком размагничивании сужается. На рис. 11-12 эта обмотка не показана.

Двуступенчатые ЭМУ поперечного поля обычно имеют мощность до Р_н =

20 кет и коэффициент усиления до k_y = 10000. Построены также многополюсные ЭМУ с сильной поперечной подмагничивающей обмоткой и добавочными полюсами для улучшения коммутации щеток /—/ мощностью до Р_н⁼ Ю0 кет.

Существуют также некоторые другие, менее распространенные типы ЭМУ.

Рис. 11-12. Форма вырубок листов стали статора ЭМУ с поперечным полем и размещение обмоток статора

/ — обмотки управления; 2 —- поперечная подмагничивающая обмотка, 3 — компенсационная обмотка; 4 — обмотка добавочных полюсов выходной цепи § 11-4. Машины постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами

Коллектор и щеточный аппарат машины постоянного тока составляют узел, вызывающий трудности при проектировании, изготовлении и эксплуатации машины. Отсюда вытекает желание заменить этот узел бесконтактным коммутатором тока, что возможно осуществить с помощью управляемых электрических вентилей, в особенности полупроводниковых.

Построить электромашинный источник постоянного тока без механического коллектора нетрудно. Для этой цели можно использовать синхронный генератор (см. разд. 5) в сочетании с полупроводниковым выпрямителем постоянного тока. Поэтому основной задачей является создание двигателей постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами. Возможны две разновидности таких двигателей. В обоих разновидностях обмотка якоря вместе с полупроводниковым коммутатором располагается на неподвижной части машины (статоре), а индуктором является ротор машины. При этом на роторе размещаются полюсы в виде постоянных магнитов или возбуждаемые постоянным током через контактные кольца. В первом случае двигатель полностью лишен скользящих электрических контактов (бесконтактный двигатель).

На рис. 11-13 схематически изображен двигатель, в котором применяется такая же замкнутая обмотка якоря /, как и у обычных машин постоянного тока.

Для простоты на рис. 11-13 представлен двухполюсный двигатель с малым количеством секций в обмотке якоря. Роль коллекторных пластин и щеток здесь играют управляемые полупроводниковые вентили—тиристоры /', /", 2', 2" и т д., соединяющие обмотку якоря / со сборными шинами 2. Шины 2, в свою очередь, присоединяются к сети постоянного тока.

Рис. 11-13. Схема двигателя постоянного тока с полупроводниковым коммутатором и с обмоткой якоря типа обмотки постоянного тока

В положении ротора 3, изображенном на рис. 11-13, ток должны проводить тиристоры групп 2' — 2" и 6' — 6". Предположим, что ток проводят тиристоры 2' и 6". Тогда ток I_a = 2i_a распределится по обмотке якоря так, как показано на рис. 11-13. Пусть при этом создается поток реакции якоря Ф„, направление которого также показано на рис. 11-13. Тогда возникнет электромагнитный момент М, под воздействием которого ротор будет поворачиваться по часовой стрелке. После поворота ротора на ¹/_s оборота необходимо отключить тиристоры 2', 6" в включить тиристоры 3',7", затем после поворота ротора на ¹/₈ оборота — включить тиристоры 4', 8" и т. д. В результате такого согласованного с вращением ротора переключения тиристоров рассматриваемая машина работает подобно нормальной машине постоянного тока и имеет такие же характеристики.

Включение и отключение тиристоров производится посредством подачи на их управляющие электроды импульсов электрического напряжения с соответствующей длительностью. Эти импульсы вырабатываются специальным устройством, реагирующим на положение ротора (на рис. 11-13 не показано). В простейшем случае такое устройство состоит из вспомогательного постоянного магнита, укрепленного на роторе двигателя, и из укрепленных на статоре, по его окружности, катушек, число которых равно числу секций якоря. Постоянный магнит при вращении ротора индуктирует поочередно в катушках э. д. с, которые подаются на управляющие электроды.

При большом числе секций двигатель рассматриваемого типа обладает хорошими свойствами, однако при этом требуется большое количество тиристоров и сложное устройство управления ими. Поэтому в'настоящее время преимущественно применяются двигатели со схемой, изображенной на рис. 11-14.

В верхней части рис. 11-14 изображена схема полупроводникового коммутатора, а в нижней части — схематическое устройство двигателя с 2р ~ 2. На статоре этого двигателя имеются три обмотки («разы») А, В, С, сдвинутые по окружности на 120°. Устройство этих ббмоток аналогично устройству обмоток якоря машин переменного тока (см. § 21-1). Каждая из обмоток при питании ее током создает jviar-нитный поток, действующий по ее оси, и поэтому потоки отдельных обмоток также сдвинуты н,а 120°.

Одновременно питаются током все три обмотки, притом направления токов в них поочередно меняются в такой последовательности, как показано на рйб. 1115, а. Из этого жэ рисунка становится ясным, как при этом поворачивается в Пространстве магнитное поле обмотки якоря. В ре*

зультате взаимодействия магнитного поля и индуктора последний будет поворачиваться вслед за полем якоря. Управление полупроводниковым коммутатором осуществляется по такому же принципу, как и у двигателя, рассмотренного выше.

Отметим, что коммутатор, изображеняый на рис. 11-14, в сущности является полупроводниковым инвертором, преобразовывающим постоянный ток в трехфазный переменный ток. На рис. 11-15, б представлейы идеализированные кривые тока в «фазах» обмотки. Цифрами /—6 на этом рисунке указаны интервалы времени, которые соответствуют позициям /—6 на рис. 11-15, а. В действительности благодаря сглаживающему влиянию индуктивностей обмотки форма кривых тока приближается к синусоидальной.

На основании изложенного представленная йа рис. 1Ы4 машина является ^в сущности трехфазной синхронной машиной (см. разд. 5), которая питается через трехфазный инвертор тока. Однако она обладает всеми свойствами обычной коллекторной машины постоянного Тока по той причине,

Рис. 11-14. Схема двигателя постоянного тока с полупроводниковым коммутатором и с обмоткой якоря типа обмотки переменного тока что питание ее обмотки якоря током производится в функции угла поворота ротора так же, как в обычной машине постоянного тока.

Рис. 11-15. Последовательность направлений токов в «фазах» обмотки якоря двигателя по схеме рис. 11-14 (а) и идеализированные формы кривых тока в «фазах» обмотки якоря (б)

Более подробные сведения о машинах постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами содержатся в книге И. И. Овчинникова и Н. И. Лебедева [37]. § 11-5. Магнитогидродинамические машины постоянного тока

Магнитная гидродинамика (МГД) является областью науки, изучающей закономерности физических явлений в электропроводящих жидких и газовых средах при их движении в магнитном поле. На этих явлениях основан принцип действия различных магнитогидродинамических (МГД) машин постоянного и переменного тока. Некоторые МГД машины начинают в последнее время находить применение в различных областях техники, а другие имеют значительные перспективы применения в будущем. Ниже кратко рассматриваются принципы устройства и действия МГД машин постоянного тока [43, 44].

Электромагнитные насосы для жидких металлов. В насосе постоянного тока (рис. 11-16) канал 2 с жидким металлом пойещается между полюсами электромагнита 1 и с помощью электродов 3, приваренных к стенкам канала, через жидкий металл пропускается постоянный ток от внешнего источника. Так как ток к жидко- му металлу в данном случае подводится кондуктивным путем, то такие насосы называются также кондукционными.

При взаимодействии поля полюсов с током в жидком металле на частицы металла действуют электромагнитные силы, развивается напор и жидкий металл приходит в движение. Токи в жидком металле искажают поле полюсов («реакция якоря»), что приводит к снижению эффективности насоса. Поэтому в мощных насосах между полюсными наконечниками и каналом помещаются шины

(«компенсационная обмотка»), которые включаются последовательно в цепь тока канала во встречном направлении. Обмотка возбуждения электромагнита (на рис. 11-16 не показана) обычно включается последовательно в цепь тока канала и имеет при этом только 1—2 витка.

Применение кондукционных насосов возможно для малоагрессивных жидких металлов и при таких температурах, когда стенки канала можно изготовить из жаропрочных металлов (немагнитные нержавеющие стали и т. д.). В противном случае более подходящими являются индукционные насосы переменного тока

(см. § 29-5).

Насосы описанного типа стали находить применение около 1950 г. в исследовательских целях и в таких установках с ядерными реакторами, в которых для отвода тепла из реакторов используются жидкометаллические теплоносители: натрий, калий, их сплавы, висмут и др. Температура жидкого металла в насосах при этом составляет 200—600 °С, а в некоторых случаях до 800 °С. Один из выпол-ненных насосов для натрия имеет следующие расчетные данные:

температура 800 °С, напор 3,9 кгс/слР, расход 3670 м³/ч, полезная гидра-влическая мощность 390 кет, потребляемый ток 250 000 а, напряжение 2,5 в, потребляемая мощ- Рис. 11-16. Принцип уст-ность 625 кет, к. п. д. 62,5%. Другие характерные ройства электромагнит-данные этого насоса: сечение канала 53 X 15,2 еж², ного насоса постоянного скорость течения в канале 12,4 м/сек, активная

тока

длина канала 76 см.

Преимущество электромагнитных насосов состоит в том, что они не имеют движущихся частей и тракт жидкого металла может быть герметизирован.

Насосы постоянного тока требуют для питания источников с большой силой тока и малым напряжением. Для питания мощных насосов выпрямительные установки малопригодны, так как они получаются громоздкими и с малым к. п. д.-Более подходящими в этом случае являются униполярные генераторы (см. §11-1).

Плазменные ракетные двигатели. Рассмотренные электромагнитные насосы являются своеобразными двигателями постоянного тока. Подобные устройства в принципе пригодны также для разгона, ускорения или перемещения плазмы, т. е. высокотемпературного (2000—4000 °С и больше) ионизированного и поэтому электропроводящего газа. В связи с этим производится разработка реактивных плазменных двигателей для космических ракет, причем ставится задача получения скоростей истечения плазмы до 100 км/сек. Такие двигатели не будут обладать большой силой тяги и поэтому будут пригодны только для работы вдали от планет, где поля тяготения слабы; однако они имеют то преимущество, что весовой расход вещества (плазмы) мал. Необходимую для их питания электрическую энергию предполагается получить с помощью ядерных реакторов. Для плазменных двигателей постоянного тока трудную проблему составляет создание надежных электродов для подвода тока к плазме.

Магиитогидродинамические генераторы. МГД машины, как и всякие электрические машины, обратимы. В частности, устройство, изображенное на рис. 11-16, может работать также в режиме генератора, если через него прогонять

Рис. 11-16. Принцип устройства электромагнитного насоса постоянного тока проводящую жидкость или газ. При этом целесообразно иметь независимое возбуждение. Генерируемый ток снимается с электродов.

На таком принципе строятся электромагнитные расходомеры воды, растворов щелочей и кислот, жидких металлов и т. п. Э. д. с. на электродах при этом пропорциональна скорости движения или расходу жидкости.

МГД генераторы представляют интерес с точки зрения создания мощных электрических генераторов для непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую. Для этого через устройство вида, изображенного на рис. И-16, необходимо пропускать со скоростью порядка 1000 м/сек проводящую плазму. Такую плазму можно получить при сжигании обычного топлива, а также путем нагревания газа в ядерных реакторах. Для увеличения проводимости плазмы в нее можно вводить небольшие присадки легко ионизируемых щелочных металлов.

Электропроводность плазмы при температурах порядка 2000—4000 °С относительно мала (удельное сопротивление около i ом x см = 0,01 ом • м = 10* ом x мм*/м, т. е. примерно в 500 000 раз больше, чем у меди). Тем не менее в мощных генераторах (порядка 1 млн. кет) возможно получение приемлемых технико-экономических показателей. Разрабатываются также МГД генераторы с жидкометаллн-ческим рабочим телом.

При создании плазменных МГД генераторов постоянного тока возникают трудности с выбором материалов для электродов и с изготовлением надежных в работе стенок каналов. В промышленных установках также сложную задачу представляет собой преобразование постоянного тока относительно низкого напряжения (несколько тысяч вольт) и большой силы (сотни тысяч ампер) в переменный ток.

Контрольные вопросы :

1.Перечислить способы регулирования скорости вращения ДПТ.

2.Перечислить способы торможения ДПТ.

3. Специальные электрические машины постоянного тока, их назначение.

4. Зависимость h=f(P).

Практическая работа № 25

Реакция якоря МПТ. Искажение кривой распределения магнитной индукции при нагрузке.

Цель работы : Изучить искажение кривой распределения магнитной индукции при нагрузке МПТ.

При нагрузке машины (МПТ) обмотка якоря создает собственное магнитное поле. Поля якоря и индуктора, действующие совместно, образуют результирующее поле. Действие поля якоря на поле индуктора называется реакцией якоря. Реакция якоря в машине постоянного тока определяется положением щеток относительно линии геометрической нейтрали.Линия геометрической нейтрали–это линия, проходящая через ось вращения якоря в радиальном направлении посередине между двумя соседними главными полюсами.

Поперечная реакция якоря. При наличии тока в обмотке возбуждения и отсутствии тока в обмотке якоря (=0) в машине существует только магнитное поле индуктора, картина которого изображена на рис.а. Линия геометрической нейтрали 1-1 в этом случае одновременно является и линией физической нейтрали, так как индукция поля индуктора равна нулю в тех же точках на поверхности якоря, через которые проходит линия геометрической нейтрали. При наличии тока в обмотке якоря и отсутствии тока в обмотке возбуждения (= 0) и установке щеток на линии геометрической нейтрали1-1, ось поля якоря направлена по поперечной оси индуктора и действует поперечная реакция якоря (рис.б). Если по обмоткам возбуждения и якоря протекают токи, то существуют одновременно поле индуктора и поле якоря. Как следует из рис. в, поперечная реакция якоря вызывает ослабление поля под одним краем полюса и его усиление под другим, вследствие чего ось результирующего поля поворачивается в генераторе по направлению вращения якоря, а в двигателе в обратную сторону. Под воздействием поперечной реакции якоря линия физической нейтрали поворачивается из положения 1-1 на некоторый угол β в положение 2-2, которое называется линией физической нейтрали. В генераторе физическая нейтраль повернута в сторону вращения якоря, а в двигателе - в обратную.

Продольная реакция якоря. Если щетки сдвинуты с линии геометрической нейтрали на 90 эл. град.(рис. г), то ось поля якоря направлена по продольной оси индуктора и действует поле продольной реакции якоря. Это поле в зависимости от направления тока якоря оказывает на поле индуктора намагничивающее или размагничивающее действие.

Общий случай. В случае если щетки сдвинуты с геометрической нейтрали на некоторый угол =90 эл. град., в машине существуют как поперечная, так и продольная (намагничивающая или размагничивающая) составляющие реакции якоря.

Влияние реакции якоря на магнитный поток машины. Для оценки влияния реакции якоря необходимо рассмотреть

распределения индукции магнитных потоков индуктора и якоря в воздушном зазоре, и на основе их провести анализ результирующего магнитного поля (рис ниже).

Распределение индукции магнитного поля индуктора (1) является симметричным относительно оси полюсов, близким к трапецеидальному. Распределение МДС обмотки якоря (2) имеет наибольшее значение на линии геометрической нейтрали, а по оси полюсов - равна нулю. Однако распределение магнитной индукции поля якоря (3) в зазоре совпадает с распределением МДС якоря лишь в пределах полюсных наконечников. В междуполюсном промежутке магнитная индукция поля якоря резко уменьшается, что объясняется большим магнитным сопротивлением. Распределение индукции результирующего поля в воздушном зазоре получено путем суммирования распределений (1) и (3) и соответствует ненасыщенному состоянию магнитной цепи (4). Если магнитная цепь машины насыщена, то происходит не только искажение распределения индукции результирующего поля (5), но и уменьшение по величине. Реакция якоря в машине постоянного тока оказывает отрицательное влияние. За счет искажения магнитного поля возрастает напряжение между соседними коллекторными пластинами, что ухудшает условия коммутации. В случае уменьшения индукции результирующего поля ухудшаются рабочие свойства машины: у генераторов снижается ЭДС, у двигателей уменьшается вращающий момент. Эффективным средством борьбы с вредным влиянием реакции якоря является применение компенсационной обмотки. Компенсационная обмотка укладывается в пазы полюсных наконечников и включается последовательно с обмоткой якоря таким образом, чтобы ее МДС Fк была противоположна по направлению МДС обмотки якоря Fа. Компенсационная обмотка равномерно распределяется по поверхности полюсных наконечников главных полюсов. При наличии компенсационной обмотки магнитное поле машины при переходе из режима холостого хода к нагрузке остается практически неизменным.

Контрольные вопросы :

1. Типы якорных обмоток электрических машин постоянного тока.

2.Определение реакции якоря.

3.Вредное влияние реакции якоря.

4.Устранение вредного влияния реакции якоря.

Практическая работа № 26

Уменьшение магнитного потока и ЭДС из-за поглощения отдельных участков магнитной цепи.

Цель работы : На примере задач определить уменьшение потока ЭДС на участках магнитной цепи различных устройств. Задача 1. Рассмотрим магнитную цепь на рис. 114.

Рисунок 114 к задаче 1. Магнитная цепь.		Рисунок 115 к задаче 1. Кривая намагничивания стали

Необходимо создать магнитный поток Ф= 0,0165 Вб. Определить намагничивающая сила обмотки F.

Задана кривая намагничивания стали (рис. 115) из которой выполнены ферромагнитные участки изображенного контура магнитной цепи (рис. 114).

Решение. Используя рисунок определяем геометрические размеры участков:

L ₁=0,975 м, L ₂=0,82 м, δ=0,002м, S ₁=0,15×0,15=0,0225 м ², S ₂=0,1×0,15=0,015 м ², S _δ=0,1×0,15=0,015 м ².

Определим величину магнитной индукции на каждом участке:

B ₁ = Ф / S ₁ = 0,0165 / 0,0225 = 0,735 Тл; B ₂ = Ф / S ₂ = 0,0165 / 0,015 = 1,1 Тл; B _возд = Ф / S _δ = 0,0165 / 0,015 = 1,1 Тл.

Пользуясь кривой намагничивания для литой стали, определим напряжение магнитного поля в первом и во втором участках магнитной цепи: H₁ = 350 А/м; H₂ = 940 А/м.

Напряженность в воздушном зазоре определяем из соотношения H_во _зд = 8 × 10⁵ × B _возд = 8× 10⁵ × 1,1 = 8,8× 10⁵ А/м.

Искомая намагничивающая сила обмотки:

F = H₁ L₁ + H₂ L₂ + H_возд δ = 350 × 0,975 + 940 × 0,82 + 8,8 × 10⁵ × 0,002 = 2870 А.

Обратим внимание на то, что 60% намагничивающей силы затрачивается на поддержание магнитного потока в воздушном зазоре, в то время как ширина зазора δ составляет <0,15% от общей длины магнитной цепи (b₁+b₂+δ). Этот факт является характерным для всех магнитных цепей и заставляет конструкторов электрических машин (во избежание чрезмерного увеличения намагничивающих сил обмоток) делать в магнитных цепях ширину воздушных зазоров возможно малой.

Задача 2. Определить магнитный поток в воздушном зазоре магнитопровода (рис. 114), если намагничивающая сила обмотки F =2000 A B. Значения величины L ₁, L ₂, δ, S₁, S ₂, S _δ взять из задачи 1.

Решение. Для ориентировки предварительно определим магнитный поток Ф0 в цепи, учитывая только магнитное сопротивление воздушного зазора R _возд =δ/(μ0S_δ) и пренебрегая сопротивлением ферромагнитных участков цепи:

Поскольку магнитное сопротивление всей цепи несколько больше, чем сопротивление воздушного зазора, искомый магнитный поток меньше Ф0. Зададимся в предварительном расчете значением Ф ≈0,8 Ф₀ =0,015 Вб и определим соответствующую этому потоку намагничивающую силу. Магнитная индукция на отдельных участках цепи:

B ₁ = Ф / S ₁ = 0,015 / 0,0225 = 0,67 Тл; B ₂ = Ф / S ₂ = 0,015 / 0,015 = 1,0 Тл;

B _возд = Ф / S _δ = 0,015 / 0,015 = 1,0 Тл.

По кривой намагничивания для литой стали (рис. 115) находим: H ₁ = 310 А/м, H₂ = 700 А/м, H_возд = 8× 10⁵ А/м.

Намагничивающая сила обмотки:

F ₁ = H₁ L₁ + H₂ L ₂ + H _возд δ = 310 × 0,975 + 700 × 0,82 + 8 × 10⁵ × 0,002 = 2470 А

Далее зададимся еще значениями магнитного потока в 0,014 и 0,012 Вб и проведем аналогичные расчеты. Результаты всех расчетов сведены в табл.

13.1.

По данным таблицы построен график Ф(F) (рис. 116). Из графика находим, что заданной намагничивающей силе F =2000 А соответствует магнитный поток Ф= 0,013 Вб.

Таблица 13.1

Ф, Вб	В₁, Тл	В₂, Тл	В_возд, Тл	Н₁, А/м	Н₂, А/м	Н_возд, А/м	Н₁L₁, А	Н₂L₂, А	H_воздδ, А	∑HL=, А
0,015	0,67	1,0	1,0	310	700	8×10⁵	300	570	1600	2470
0,014	0,62	0,93	0,93	264	560	7,4×10⁵	257	458	1480	2195
0,012	0,53	0,8	0,8	205	410	6,4×10⁵	200	344	1280	1824

Рисунок 116 к задаче 2. График зависимости Ф(F)

Задача 3. Определить число витков и ток в обмотке дросселя (рис. 117), сердечник которого изготовлен из листовой электротехнической стали Э41.

Активным сопротивлением обмотки и потоком рассеяния пренебречь. Напряжение источника U =230 В, частота тока f =50 Гц, амплитуда магнитной индукции B _m=1,4 Тл. Размеры сердечника: L ₁=14 см; L ₂=10 см; b ₁=2 см; толщина сердечника b ₂=3 см. Удельный вес стали γ=7,8 г/см³. Стальные листы разделены изоляцией, занимающей 10% всего объема. Определить ток в обмотке, если в сердечнике выпилить зазор толщиной δ =1 мм.

Рисунок 117 к задаче 3

Решение. Уравнение электрического равновесия для обмотки дросселя имеет вид:

где: R ₁ – активное сопротивление обмотки;

X ₁ – индуктивное сопротивление обмотки, обусловленное потоком рассеяния;

E =4,44 WФ_m – противо- ЭДС, наводимая в обмотке основным магнитным потоком;

Фm – амплитуда основного магнитного потока.

Согласно условию задачи R ₁≈0, X ₁≈0 из уравнения равновесия получаем:

U = E = 4,44 W f Ф _m,

Ф _m = B _m S _ст = 0,9 B _m S,

где: S _ст – площадь поперечного сечения стали;

S – площадь поперечного сечения магнитопровода, включая изоляцию между листами: S = b ₁ b ₂=2×10^-2×3×10^-2=6×10^-4, м². Число витков обмотки:

Рассмотрим ток в обмотке в виде двух составляющих: активной I_a, определяемой по мощности потерь в стали, и реактивной I_p (намагничивающий ток), зависящей от магнитный свойств цепи и определяемой по закону полного тока, тогда:

Активная составляющая тока:

I _а = P _ст / U, P _ст = p _ст G,

где: Р_ст – мощность потерь в стали; p _ст – удельная мощность потерь в стали (таблица 13.2); G – вес стали.

Найдем вес стальной части (без изоляции) магнитопровода:

G = γ S_ст L_ст = 0,9 γ S_ст.

Длина средней силовой линии:

L _ст = 2 (L ₁ - b ₂) + 2 (L ₂ - b ₁) = 2 (12 + 8) = 40 см.

Вес стали:

G = 7,8 × 0,9 × 6 × 40 = 1,68 кг.

Удельная мощность потерь в стали определяется соотношением: p _ст = P B _m² / 50,

в котором P /50=1,35 Вт (кг×Тл²) – удельная мощность потерь для данной марки стали (таблица 13.2) при индукции 1 Тл и частоте 50 Гц.

Тогда: p _ст=1,35×1,42=2,646 Вт/кг, а мощность потерь в стали:

P _ст=2,646×1,68=4,445 Вт.

Активная составляющая тока:

I_a = P _ст / U = 4,445 / 230 = 0,019 A.

Рассматриваемая магнитная цепь является однородной, поэтому на основании закона полного тока найдем амплитудное значение намагничивающего тока:

I_рm = H_m L _ст / W.

Максимальное значение напряженности найдем по кривой намагничивания (таблица13.2) для стали Э41. При В_m =1,4 Тл, Н_m =1300 А/м. Действующее значение намагничивающего тока:

А. Ток в обмотке:

А.

Полученные результаты говорят о том, что в катушке с ферромагнитным сердечником активная составляющая тока невелика и можно принимать I ≈ I_p.

Согласно уравнению электрического равновесия амплитуда магнитного потока Фm (или амплитуда магнитной индукции) пропорциональна приложенному напряжению U и не зависит от длины воздушного зазора. С появлением зазора будет изменяться только реактивная составляющая тока, которую найдем при помощи закона полного тока: I _рm W = H_m L_ст + H_0m δ.

Здесь H_0mδ – составляющая МДС катушки, идущая на создание магнитного поля в воздушном зазоре:

H_0m = B _m / μ₀ = 1,4 / (4 π 10^-7) = 11,146 × 10⁵ А/м.

I _рm W = 1300 × 0,4 + 11,146 × 10⁵ × 0,001 = 1634,6 А

Таким образом, на создание магнитного поля в небольшом воздушном зазоре тратится большая част МДС. Действующее значение реактивной составляющей тока

А.

Общий ток: I ≈ I_p = 0,846 А.

Создание воздушного зазора длиной 1 мм привело к возрастанию тока в катушке в 3раза.

Магнитные цепи с постоянными намагничивающими токами

Рисунок 118 к задачам для самостоятельной работы. Тороидальный магнитопровод.

Рисунок 119 к задачам для самостоятельной работы. П-образный магнитопровод

Задача 1. На тороидальный магнитопровод (рис.118) равномерно намотана обмотка с числом витков W =200, поперечное сечение кольца – прямоугольное, размеры кольца: D =16 см; d =10 см; толщина В =4 см. Определить ток в обмотке, при котором магнитный поток в сердечнике Ф= 12×10^-4 Вб. Материал сердечника – электротехническая сталь Э42 (таблица 13.2). Ответ: 0,6 А.

Таблица 13.2

В, Тл	Марка стали
В, Тл	Э11, Э12 Н, А/м	Э41, Э42 Н, А/м	Э 320 Н, А/м	Литая сталь Н, А/м	Пермендюр Н, А/м	Ковкий чугун Н, А/м
0,5	171	85	30	400	82	–
0,8	318	185	60	682	91	–
1,0	502	300	75	920	97	–
1,2	840	540	165	1290	115	25
1,3	1140	770	200	1590	125	50
1,4	1580	1370	300	2090	140	100
1,5	2500	2750	480	2890	162	150
1,6	4370	5150	720	4100	200	250
1,7	7780	8900	1420	5750	260	–
Мощность удельных потерь в электротехнической стали при В =1 Тл, f =50 Гц, толщине листа 0,5 мм
Материал		Э 11	Э 12	Э 21	Э 41	Э 42
Руд, Вт/кг		3,3	3,1	2,5	1,55	1,4

Задача 2. Найти индуктивность катушки, если ток в обмотке (рис.

119) I =20 А, число витков W =180, сердечник выполнен из стали Э42. Размеры сердечника: L ₁=35 см; L ₂=20 см; толщина сердечника b =6 см. Ответ: 49,5 мГн.

Задача3. В сердечнике задачи №1 (рис. 118) пропилили зазор толщиной δ=0,1 см. Определить, как нужно изменить ток в катушке, чтобы магнитный поток в сердечнике не изменился. Ответ: 4,6 А.

Задача 4. В сердечнике задачи №1 (рис. 118) сделан зазор толщиной δ =0,2 см. Ток в обмотке I =1,17 А. Определить величину магнитного потока, который будет создаваться в сердечнике при заданном токе.

Задачу решить приближенно и с помощью построения магнитной характеристики. Сравнить полученные результаты. Ответ: 1,76 × 10^-4 Вб; 1,7 × 10^-4 Вб.

Задача 5. Определить магнитодвижущую силу катушки (рис. 120) с сердечником из стали Э12, если Ф= 4×10^-4Вб, S =4 см ², L =100 см, δ=0,02 см. Как изменится индуктивность катушки, если длину магнитного зазора увеличить? Ответ: 661 А, уменьшится.

Задача 6. Определить магнитодвижущую силу катушки (рис. 121), размещенной на сердечнике из стали Э12, чтобы магнитная индукция в зазоре составляла B ₀=0,852 Тл. Сердечник имеет одинаковую толщину. Размеры сердечника заданы: L ₁=23 см, L ₂=24 см, δ=0,01 см, b =4 см. Ответ: 393

Рисунок 120 к задачам для самостоятельной работы		Рисунок 121 к задачам для самостоятельной работы

Магнитные цепи с переменными намагничивающими токами

Задача 1. Даны показания приборов (рис. 122): Р=50 Вт,

U =127 В, I =0,5 А. Активным сопротивлением обмотки и потоком рассеяния пренебречь. Построить векторную диаграмму. Определить параметры последовательной и параллельной схем замещения. Ответ: R ₀ = 200 Ом, Х₀ = 157 Ом, R ₀ = 326 Ом, Х₀ = 397 Ом.

Практическая работа № 27

Основные электромагнитные соотношения в МПТ. ЭДС обмотки якоря, электромагнитный момент. Цель работы : определить основные электромагнитные соотношения в МПТ. ЭДС обмотки якоря от электромагнитного момента.

ЭДС обмотки якоря. Обозначим буквой N число проводников обмотки и рассчитаем ЭДС обмотки якоря Eя в предположении, что y1 = τ ищетки установлены на геометрической нейтрали.

Всимметричной обмотке якоря во всех 2а параллельных ветвях индуцируется одинаковая ЭДС, следовательно в якоре и параллельной ветви ЭДС тождественны.

Для получения ЭДС параллельной ветви нужно просуммировать ЭДС N/2a проводников, входящих в параллельную ветвь. ЭДС любого проводника х: eпр = Bδxlяυя. Тогда ЭДС параллельной ветви

N 2a N / 2a N / 2a

Ея = ∑eпр = ∑Bδхlяυя = lяυя ∑Bδх, (9.21)

1 1 1

где Bδx – значение индукции под проводником х на протяжении полюсного деления (рис. 9.7); lя – длина активной части проводника; υя – скорость перемещения проводника в магнитном поле.

При достаточно большом числе коллекторных пластин можно пренебречь незначительной пульсацией ЭДС и считать

N 2a

∑Вδ х = Bср.

1 2a

Рис. 9.7. Определение ЭДС якоря и электромагнитного момента

383

9. Машины постоянного тока

Здесь Bср – среднее значение магнитной индукции полюсного деле- ния,

Φδ B =		.	(9.22)
ср	τ lδ
Окружная скорость якоря
υя = 2 р τ n.			(9.23)
Подставив значения Bср и υя в (9.21), получим
pN Eя =		Φδn	(9.24)
или	a
Ея = СеΦδ n,			(9.25)

где Се – постоянная для каждой машины величина, равная при частоте вращения, рассчитанной в об/с, pN

Се = , (25.26)

а при частоте вращения, рассчитанной в об/мин,

См= . (9.27)

60 a

При введении угловой скорости Ω вместо частоты вращения п

Ω = 2π n		(9.28)
получим
Ея = СмΦδ Ω.		(9.29)
Здесь	Се рN

См = = . (9.30)

2π 2π a

Из (9.23) и (9.27) следует, что ЭДС пропорциональна основному магнитному потоку, скорости вращения и не зависит от формы кривой распределения индукции в воздушном зазоре.

Электромагнитный момент. Под нагрузкой, когда замкнута внешняя цепь, через обмотку якоря проходит ток. В генераторном режиме ток 384

9. Машины постоянного тока совпадает по направлению с ЭДС. На проводники с током, находящиеся в магнитном поле, действует электромагнитное усилие

f = Bδlяiя , (9.31)

направление которого определяется по правилу левой руки. В формуле (9.31) ток параллельной ветви обмотки якоря iя = Iя/2а.

Усилия, приложенные ко всем проводникам обмотки, создают элек-

тромагнитный момент

M эм = 0,5DяFрез , (9.32)

где диаметр якоря D = 2 рτ

результирующее усилие

Fрез = ∑ fх = N Bδсрlяiя = [N Bδсрlя /(2а)]Iя . (9.33)

С учетом (9.22) и (9.32) электромагнитный момент (Нм)

NΦIя pN

M = Dя = Ф I = C Φ I , (9.34) эм τ 2а 2 2πa δ я м δ я

где См = pN/2πa – коэффициент, определяемый параметрами машины и не зависящий от режима ее работы.

В генераторном режиме электромагнитный момент является тормозящим, в двигательном – вращающим.

Если умножить уравнение (9.29) на ток Iя, то получим два равноценных равенства для электромагнитной мощности (Вт)

Pэм = E Iя = Мэм Ω. (9.35)

Важнейшими электромагнитными нагрузками электрической машины, определяющими степень использования материалов и размеры машины при заданной номинальной мощности, являются магнитная индукция в воздушном зазоре Bδ и линейная токовая нагрузка якоря А.

Линейная токовая нагрузка представляет общую величину тока обмотки якоря на единицу длины окружности якоря:

A = N iя = N Iя = N Iя . (9.36)

πD 2 a πD 2a p τ я я

385

9. Машины постоянного тока

Bδ

Aя 1 Fк

Рис. 9.8. Определение средней касательной силы

Величина линейной токовой нагрузки и плотность тока якоря jя ограничиваются условиями охлаждения. В машинах малой мощности с малыми геометрическими размерами, большим удельным объемом изоляции в пазу условия охлаждения значительно хуже, чем у машин большой мощности. По этим причинам А в малых машинах меньше, чем в крупных.

Линейная токовая нагрузка электрических машин находится в пределах А= (1−6) 104 А/ м, где нижний предел относится к машинам малой мощности.

Величина магнитной индукции в воздушном зазоре также меньше, чем в крупных машинах. Величины Bδ и А определяют величину средней касательной силы Fк на единицу поверхности якоря (рис. 9.8):

Fк = αδ Bδ A . (9.37)

Здесь αδ – коэффициент полюсной дуги, учитывающий действие индукции Bδ в пределах полюсного деления только на протяжении расчетной полюсной дуги αδτ.

Умножив Fк на площадь поверхности якоря πDяlδ и на плечо Dя/2, получим выражение электромагнитного момента

M = 1πα D2 l B A. (9.38) эм 2δ я δ δ

Умножив (9.38) на Ω = 2πn, получим зависимость Pэм от основных геометрических размеров, электромагнитных нагрузок и скорости вращения машины:

P = π2 α D2 l B A n . (9.39) эм δ я δ δ

Из (9.39) следует, что при неизменной электромагнитной мощности чем выше электромагнитные нагрузки Bδ, А, тем меньше габариты машины и ее масса, расход активных материалов и стоимость. В одном и том же габарите машины высокоскоростные имеют мощность выше низкоскоростных. 386

Практическая работа № 28 Якорные обмотки МПТ. Устройство, принцип образования.

Цель работы : Изучить принципы построения и монтажа якорных обмоток МПТ.

Основные понятия. Обмотка якоря машины постоянного тока представляет собой замкнутую систему проводников, определенным образом уложенных на сердечнике якоря и присоединенных к коллектору.

Элементом обмотки якоря является секция (катушка), присоединенная к двум коллекторным пластинам. Расстояние между пазовыми частями секции должно быть равно или мало отличаться от полюсного деления [см. (7.1)] (рис. 25.1):

. (25.1)

— диаметр сердечника якоря, мм.

Рис. 25.1. Расположение пазовых сторон секции на сердечнике якоря Обмотки якоря обычно выполняют двухслойными. Они характеризуются следующими параметрами: числом секций S; числом пазов (реальных) Z; числом секций, приходящихся на один паз, ; числом витков секции ; числом пазовых сторон вобмотке N; числом пазовых сторон в одном

пазу . Верхняя пазовая сторона одной секции и нижняя пазовая сторона другой секции, лежащие в одном пазу, образуют элементарный паз. Число элементарных пазов в реальном пазе определяется числом секций, приходящихся на один паз:

Рис. 25.2. Элементарные пазы

Схемы обмоток якоря делают развернутыми, при этом все секции показывают одновитковыми. В этом случае каждой секции, содержащей две пазовые стороны, соответствует один элементарный паз. Концы секций присоединяют к коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоединяют начало одной секции и конец другой, т. е. на каждую секцию приходится одна коллекторная пластина. Таким образом, для обмотки якоря справед-

ливо — число элементарных пазов; К — число коллекторных

пластин в коллекторе. Число секций, приходящихся на один реальный паз, определяется отношением .

Простая петлевая обмотка якоря. В простой петлевой обмотке якоря каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. При укладке секций на сердечнике якоря начало каждой последующей секции соединяется с концом предыдущей, постепенно перемещаясь при этом по поверхности якоря (и коллектора) так, что за один обход якоря укладывают все секции обмотки. В результате конец последней секции оказывается присоединенным к началу первой секции, т. е. обмотка якоря замыкается. На рис. 25.3, а, б изображены части развернутой схемы простой петлевой обмотки, на которых показаны шаги обмотки — расстояния между пазовыми сторонами секций по якорю: первый частичный шаг по якорю , второй частичный шаг по якорю и результирующий шаг по якорю.Если укладка секций обмотки ведется слева направо по якорю, то обмотка называется правоходовой (рис. 25.3, а), а если укладка секций ведется справа налево, то обмотка называется левоходовой (рис. 25.3,). Для правоходовой обмотки результирующий шаг

Рис. 25.3. Простая петлевая обмотка:

а — правоходовая; б — левоходовая; в — развернутая схема Расстояние между двумя коллекторными пластинами, к которым присоединены начало и конец одной секции, называют шагом обмотки по коллектору у_к. Шаги обмотки по якорю выражают в элементарных пазах, а шаг по коллектору — в коллекторных делениях (пластинах).

Начало и конец каждой секции в простой петлевой обмотке присоединены к рядом лежащим коллекторным пластинам, следовательно, , где знак плюс соответствует правоходовой обмотке, а знак минус — левоходовой. Для определения всех шагов простой петлевой обмотки достаточно рассчитать первый частичный шаг по якорю:

, (25.3)

— некоторая величина, меньшая единицы, вычитая или суммируя которую получают значение шага , равное целому числу.

Второй частичный шаг обмотки по якорю

(25-4)

Пример 25.1. Рассчитать шаги и выполнить развернутую схему простой петлевой обмотки якоря для четырехполюсной машины (2=4) постоянного тока.

Обмотка правоходовая, содержит 12 секций.

Решение. Первый частичный шаг по якорю по (25.3)

3 паза.

Второй частичный шаг по якорю по (25.4) =2 паза.

Прежде чем приступить к выполнению схемы обмотки, необходимо отметить и пронумеровать все пазы и секции, нанести на предполагаемую схему контуры магнитных полюсов и указать их полярность (25.3, в). При этом нужно иметь в виду, что отмеченный на схеме контур является не полюсом, а зеркальным отображением полюса, находящегося над якорем. Затем изображают коллекторные пластины и наносят на схему первую секцию, пазовые части которой располагают в пазах 1 и 4. Коллекторные пластины, к которым присоединены начало и конец этой секции, обозначают 1 и 2. Затем нумеруют все остальные пластины и наносят на схему остальные секции (2, 3, 4 и т. д.). Последняя секция 12 должна замкнуть обмотку, что будет свидетельствовать о правильном выполнении схемы.

Далее на схеме изображают щетки. Расстояние между щетками А и В должно быть равно К/(2) =12/4 = 3, т. е. должно соответствовать полюсному делению. Что же касается расположения щеток на коллекторе, то при этом следует руководствоваться следующим. Предположим, что электрический контакт обмотки якоря с внешней цепью осуществляется не через коллектор, а непосредственно через пазовые части обмотки, на которые наложены «условные» щетки (рис. 25.4, а). В этом случае наибольшая ЭДС машины соответствует положению «условных» щеток на геометрической нейтрали (см. § 25.4). Но так как коллекторные пластины смещены относительно пазовых сторон соединенных с ними секций на 0,5(рис. 25.4,б), то, переходя к реальным щеткам, их следует расположить на коллекторе по оси главных полюсов, как это показано на рис.

25.3, в.

При определении полярности щеток предполагают, что машина работает в генераторном режиме и ее якорь вращается в направлении стрелки (см. рис. 25.3, в). Воспользовавшись правилом «правой руки», находят направление ЭДС (тока), наведенной в секциях. В итоге получаем, что щетки и , от которых ток отводится во внешнюю цепь, являются положительными, а щетки и B₂ — отрицательными. Щетки одинаковой полярности присоединяют параллельно к выводам соответствующей полярности.

Параллельные ветви обмотки якоря. Если проследить за прохождением тока в секциях обмотки якоря (см. рис. 25.3, в), то можно заметить, что обмотка состоит из четырех участков, соединенных параллельно друг другу и называемых параллельными ветвями. Каждая параллельная ветвь содержит несколько последовательно соединенных секций с одинаковым направлением тока в них. Распределение секций в параллельных ветвях показано на электрической схеме обмотки (рис. 25.5). Эту схему получают из развернутой схемы обмотки (см. рис. 25.3,) следующим образом. На листе бумаги изображают щетки и имеющие с ними контакт коллекторные пластины, как это показано на рис. 25.5. Затем совершают обход секций обмотки начиная с секции 1, которая оказывается замкнутой накоротко щеткой . Далее идут секции 2 и 3, которые образуют параллельную ветвь. Таким же образом обходят все остальные секции. В результате получаем схему с четырьмя параллельными ветвями, по две секции в каждой ветви.

Рис. 25.5. Электрическая схема обмотки рис. 25.3, в.

Из полученной схемы следует, что ЭДС обмотки якоря определяется значением ЭДС одной параллельной ветви, тогда как значение тока обмотки определяется суммой токов всех ветвей обмотки:

, (25.5)

где 2 — число параллельных ветвей обмотки якоря; — ток одной параллельной ветви.

В простой петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу главных полюсов машины: 2 = 2 .

Нетрудно заметить, что число параллельных ветвей в обмотке якоря определяет значение основных параметров машины — тока и напряжения.

Пример 25.2. Шестиполюсная машина постоянного тока имеет на якоре простую петлевую обмотку из 36 секций. Определить ЭДС и силу тока в обмотке якоря машины, если в каждой секции наводится ЭДС 10 В, а сечение провода секции рассчитано на ток не более 15 А.

Решение. Число параллельных ветвей в обмотке 2 = 2 = 6, при этом в каждой параллельной ветви = 36/6 = 6 секций. Следовательно,

ЭДСобмотки якоря = 6∙10 = 60 В, а допустимый ток машины = 6∙15 = 90 А.

Если бы машина при прочих неизменных условиях имела восемь полюсов, то ее ЭДС уменьшилась бы до 40 В, а ток увеличился бы до 120 А.

Сложная петлевая обмотка. При необходимости получить петлевую обмотку с большим числом параллельных ветвей, как это требуется, на-

пример, низковольтных машинах постоянного тока, применяют сложную петлевую обмотку. Такая обмотка представляет собой несколько (обычно две) простых петлевых обмоток, уложенных на одном якоре и присоединенных к одному коллектору. Число параллельных ветвей в сложной петлевой обмотке 2 =2 , где т — число простых петлевых обмоток, из которых составлена сложная обмотка (обычно т = 2). Ширина щеток при сложной петлевой обмотке принимается такой, чтобы каждая щетка одновременно

перекрывала т коллекторных пластин, т. е. столько пластин, сколько простых обмоток в сложной. При этом простые обмотки оказываются присоединенными параллельно друг другу. На рис. 25.6 показана развернутая схема сложной петлевой обмотки, состоящей из двух простых (т = 2): 2 = 4; =

16.Результирующий шаг обмотки по якорю и шаг по коллектору сложной петлевой обмотки принимают равным у = у_к = т. Первый частичный шаг по якорю определяют по (25.3).

Пример 25.3. Четырехполюсная машина имеет сложную петлевую обмотку якоря из 16 секций. Выполнить развернутую схему этой обмотки, приняв т -

2. Решение. Шаги обмотки: =16/4 = 4 паза; у = = 2 паза;=

- у = 4-2 = 2 паза.

Сначала располагаем все секции одной из простых обмоток (секции с нечетными номерами: 1, 3, 5 и т. д.), а концы этих секций присоединением к нечетным пластинам коллектора (рис. 25.6). Затем располагаем на якоре секции другой петлевой обмотки с номерами 2, 4, 6 и т. д. Изображаем на схеме щетки шириной в два коллекторных деления. Число параллельных ветвей обмотки 2 =2 =4-2

= 8.

Рис. 25.6. Развернутая схема сложной петлевой обмотки Простая волновая обмотка. Простую волновую обмотку получают при последовательном соединении секций, находящихся под разными парами полюсов (рис. 25.7). Концы секций простой волновой обмотки присоединены к коллекторным пластинам, удаленным друг от друга на расстояние шага обмотки по коллектору у_к =у. За один обход по якорю укладывают столько секций, сколько пар полюсов имеет машина, при этом конец последней по обходу секции присоединяют к пластине, расположенной радом с исходной.

Простую волновую обмотку называют левоходовой, если конец последней по обходу секций присоединяется к пластине, находящейся слева от исходной (рис. 25.7, а). Если же эта пластина находится справа от исходной, то обмотку называют правоходовой (рис. 25.7, б). Секции волновой обмотки могут быть одновитковыми и многовитковыми. Шаг простой волновой обмотки по коллектору

(25.6)

Знак минус соответствует левоходовой обмотке, а знак плюс — правоходовой. Правоходовая обмотка не получила практического применения, так как ее выполнение связано с дополнительным расходом меди на перекрещивание лобовых частей.

Первый частичный шаг обмотки определяют по (25.3), а второй частичный шаг .

Пример 25.4. Четырехполюсная машина постоянного тока имеет простую волновую обмотку якоря из 13 секций. Построить развернутую схему и схему параллельных ветвей этой обмотки.

пазов; паза.

При первом обходе по якорю укладываем секции 1 и 7 (рис. 25.7, в). При втором обходе укладываем секции 13 и 6 и т. д., пока не будут уложены все 13 секций и обмотка не окажется замкнутой. Секции 3, 6 и 9 в рассматриваемый момент времени замкнуты на коротко через щетки одинаковой полярности и провода, соединяющие их.

Рис. 25.7. Простая волновая обмотка: а — правоходовая, б — левоходовая; в —

развернутая схема

Рис. 25.8. Электрическая схема обмотки рис. 25.7, в

Затем определяем полярность щеток. Далее выполняем электрическую схему (схему параллельных ветвей), из которой видно (рис. 25.8), что обмотка состоит из двух параллельных ветвей (2=2). Это является характерным для простых волновых обмоток, у которых число параллельных ветвей не зависит от числа полюсов и всегда равно двум.

Из рассмотренных схем видно, что секции, входящие в одну параллельную ветвь, равномерно распределены под всеми полюсами машины. Следует также отметить, что в простой волновой обмотке можно было бы обойтись двумя щетками, например щетками и . Но в этом случае нарушилась бы симметрия обмотки, и число секций в параллельных ветвях стало бы неодинаковым: в одной ветви семь секций, а в другой — шесть. Поэтому в машинах с простыми волновыми обмотками устанавливают полный комплект щеток, столько же, сколько главных полюсов, тем более что это позволяет уменьшить значение тока, приходящегося на каждую щетку, а следовательно, уменьшить размеры коллектора.

Сложная волновая обмотка (рис. 25.9). Несколько простых волновых обмоток

(обычно две), уложенных на одном якоре, образуют сложную волновую обмотку.

Рис. 25.9. Развернутая схема сложной волновой обмотки

Число параллельных ветвей в сложной волновой обмотке 2 =2 (обычно 2 = 4), гдет — число простых обмоток в сложной (обычно т = 2). Простые обмотки, входящие в сложную, соединяют параллельно посредством щеток. Шаг по коллектору, а следовательно, и результирующий шаг по якорю

. (25.7)

Первый частичный шаг по якорю определяют по (25.3).

Пример 25.5. Сложная волновая обмотка с = 2 состоит из 18 секций. Выполнить развернутую схему этой обмотки, если 2 =4.

Решение. Шаги обмотки: паза, пазов; паза.

Порядок выполнения схемы обмотки такой же, как и при сложной петлевой обмотке: сначала укладывают в пазы якоря одну простую обмотку, состоящую из нечетных секций, а затем другую, состоящую из четных секций (рис. 25.9) Число параллельных ветвей в обмотке 2 = 4.

Комбинированная обмотка. Комбинированная (лягушачья) обмотка представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, расположенных в одних пазах и присоединенных к общему коллектору. Секция этой обмотки показана на рис. 25.13, а. Так как каждая из составляющих обмоток двухслойная, то комбинированную обмотку укладывают в пазах якоря в четыре слоя, а к каждой пластине коллектора припаивают по четыре проводника.

Достоинство комбинированной обмотки — большое число параллельных ветвей при отсутствии уравнительных соединений. Однако некоторая технологическая трудность в выполнении комбинированных обмоток ограничивает их применение машинами постоянного тока большой мощности, а также быстроходными машинами, в которых выполнение уравнителей затруднено.

Рис. 25.13. Комбинированная обмотка якоря

На рис. 25.13, б показана часть развернутой схемы комбинированной обмотки.

Шаги секций комбинированной обмотки принимают

одинаковыми . Шаг по якорю комбинированной обмотки равен сумме шагов составляющих обмоток:

т. е. шаг комбинированной обмотки по якорю равен потенциальному шагу [см. (25.11)]. Поэтому пластины коллектора, которые должны быть соединены уравнителями, в комбинированной обмотке оказываются соединенными секциями.

Следует обратить внимание, что комбинированная обмотка выполнима лишь при условии равенства чисел параллельных ветвей в волновой и петлевой составляющих обмотках. При этом ЭДС параллельных ветвей обмоток должны быть одинаковыми. В петлевой обмотке число параллельных ветвей 2,в волновой обмотке 2=2. Для получения одинакового числа параллельных ветвей в обмотках волновую обмотку выполняют сложной с числом =р. Число параллельных ветвей в комбинированной обмотке 2 =2 + 2 = 4 .

Контрольные вопросы :

1. Достоинства и недостатки электрических машин постоянного тока.

2. Типы якорных обмоток электрических машин постоянного тока.

3.Определение реакции якоря.

4. Вредное влияние реакции якоря. 5. Устранение вредного влияния реакции якоря.

Практическая работа № 29

Двигатели постоянного тока и их характеристики.

Цель работы: изучить особенности расчета двигателей постоянного тока.

Подготовка к работе:

Основное достоинство двигателей постоянного тока заключается в возможности плавного регулирования частоты вращения и получения больших пусковых моментов, что очень важно для тяговых двигателей на электрическом транспорте, а также для привода различного технологического оборудования.

Электрические машины постоянного тока малой мощности применяются в системах автоматического регулирования, как для привода исполнительных механизмов, так и в качестве датчиков частоты вращения подвижных частей регулируемой системы.

Недостатком двигателей постоянного тока является необходимость предварительного преобразования для них электрической энергии цепи переменного тока в электрическую энергию цепи постоянного тока.

Так же как и в генераторах, обмотки возбуждения двигателя могут иметь последовательное, параллельное и смешанное согласное включение обмоток, а также независимое (от постороннего источника тока или постоянного магнита).

Двигатель с параллельным возбуждением (рис.1а). Благодаря обратимости, работа машины постоянного тока в режиме генератора с параллельным возбуждением может быть заменена на работу в режиме двигателя. Для этого достаточно сначала уменьшить до нуля вращающий момент первичного двигателя, а затем приложить к валу тормозной момент. При этом уменьшается частота вращения и ЭДС якоря, а направление тока в его обмотке изменится на обратное. Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем машины, будет создавать вращающий электромагнитный момент.

Естественная механическая характеристика двигателя с параллельным возбуждением n (М_вр) изображается прямой линией (рис.2а), слегка наклоненной в сторону оси абсцисс. При изменении нагрузки на валу двигателя от холостого хода до номинальной частоты вращения большинства двигателей параллельного возбуждения уменьшается лишь на 3–8%. Таким образом, естественную механическую характеристику двигателей с параллельным возбуждением следует считать жесткой.

Регулировать частоту вращения двигателя можно при помощи реостата в цепи якоря. Однако такое регулирование неэкономично из-за значительной мощности потерь и применяется лишь для двигателей небольших мощностей.

Более совершенный метод регулирования частоты вращения изменением напряжения якоря.

У двигателя с последовательным возбуждением (рис.1б) ток якоря является вместе с тем током возбуждения I_а = I_в . Благодаря такому соединению главный магнитный поток машины изменяется пропорционально току якоря, пока магнитопровод машины не насыщен. Как и все двигатели постоянного тока, этот двигатель для ограничения пускового тока снабжается пусковым реостатом R_п.

Ценным свойством этого двигателя является способность выдерживать сильные перегрузки при умеренном увеличении тока.

Механическая характеристика двигателя, показанная на рис.2б при I_В1= I_а, называется естественной характеристикой. Естественная механическая характеристика двигателя мягкая, так как изменение момента сильно сказывается на частоте вращения двигателя.

Для регулирования частоты вращения можно шунтировать обмотку возбуждения реостатом с регулируемым сопротивлением R_р. Возможно регулирование двигателя путем изменения напряжения на якоре.

Высокая перегрузочная способность и мягкая характеристика двигателя с последовательным возбуждением особенно ценны для электрической тяги (трамвай, метрополитен, электрические железные дороги и т.д.). Эти двигатели подходят также для работы в качестве крановых двигателей там, где имеются источники постоянного тока.

Двигатель со смешанным возбуждением (рис.1в). Двигатель с параллельным возбуждением имеет жесткую механическую характеристику, а двигатель с последовательным возбуждением – мягкую характеристику. В ряде случаев желательна некоторая промежуточная форма характеристики. Простейший способ получения такой характеристики – применение смешанного возбуждения двигателя.

В двигателе с последовательно – параллельным возбуждением преобладает последовательное возбуждение, но благодаря наличию параллельной обмотки возбуждения нарастание частоты вращения двигателя при уменьшении нагрузки на валу ограничено (рис.2 в).

В двигателе с параллельно – последовательным возбуждением преобладает параллельное возбуждение. Наличие дополнительного последовательного возбуждения стабилизирует основной магнитный поток двигателя и немного смягчает его жесткую механическую характеристику.

а) б) в) Рис.1.

а) б) в)

Рис.2.

Ход работы:

1. Произвести расчет ДПТ с параллельным возбуждением, который развивает полезную мощность на валу P2, потребляя из сети ток I при напряжении U_ном. Ток в обмотке якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Частота вращения якоря n2.

Двигатель потребляет из сети мощность P1. Полезный вращающий момент двигателя М. В якоре двигателя наводится противо-ЭДС Е. Сопротивление обмотки якоря R_а, обмотки возбуждения R_в, а КПД двигателя η_д. Используя данные таблицы 1, определить значения величин, отмеченные знаком «? ».

2. Заполнить таблицу 1

Расчетные формулы и таблица 1 приведены ниже.

P₂ = P₁ η_д; (1)

I_a = (U_ном - E) ∕ R_a(2)

I_в= U_ном ∕ R_в; (3)

I_а= I - I_в ; (4)

P₁= U_номI ; (5)

М = 9550 Р₂∕ n₂(6)

Таблица 1

Вар	P₁	P₂	U_ном	E	I	I_а	I_в	R_а	R_в	M	n₂	η_д
№	кВт	кВт	В	В	А	А	А	Ом	Ом	Н м	об/мин
1	?		?	100		?	1	0,28	110	?	1600	0,8
2	10	?	430	410		?		?	215	?	850	0,85
3	?	17	220	?	?		2,2	0,13		162	?	0,85
4	?	8,5	?	410	?	21,3		0,94		95,5	?	0,85
5	?	?	?	?	36,4			0,28	110	19,1	1600	0,8
6	?		220	?	81,8	79,6	?	0,13		162	1000	?
7	20	?	220	210	?			?	100	?	1000	0,85
8	4	3,2	?	?		35,4	1	0,28		?	1600	?
9	?	?		410	23,3	21,3		?	215	95,5	850	?
10	?	3,2	110	100	36,4	35,4		?		19,1	?	?

Контрольные вопросы 1. Назовите преимущества и недостатки двигателей постоянного тока.

2. Начертить схемы включения двигателей с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

3. Назовите методы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока.

4. Начертите механические характеристики для каждого типа двигателей.

Практическая работа № 30 Металлы и сплавы. Коррозия металлов.

1.Цель работы: изучение влияния некоторых факторов на протекание электрохимической коррозии и изучить методы защиты металлов от коррозии.

2. Рабочее задание:

1) проделать лабораторную работу

2) ответить на контрольные вопросы

3. Основные понятия.

Коррозия - это процесс самопроизвольного разрушения (окисления) металлов под химическим и электрохимическим воздействием окружающей среды. По механическому протеканию коррозионные процессы могут быть разбиты на две группы: химические и электрохимические. Химическая коррозия протекает в сухих газах, жидкостях, не обладающих заметной электропроводностью. Это обычная химическая, гетерогенная, окислительно-восстановительная реакция. Например, при высокой температуре происходит коррозия Fе:

4Fe+3O₂=2Fe₂O₃

Электрохимическая коррозия происходит в электролитах и сопровождается образованием электрического тока.

Электрохимическое растворение металла - сложный процесс, состоящий из трех основных :

1. анодного процесса - процесса перехода ионов металла в раствор, появления гидразированных ионов металла в электролите и некомпенсированных электронов на анодных участках.

Me - ne — Меⁿ⁺

Этот процесс происходит на более электроотрицательных участках поверхности;

2. процесса перетекания электронов по металлу от анодных участков к катодным и соответствующего перемещения катионов и анионов в растворе;

3.Катодного процесса – ассимиляции (усвоения) электронов какими-либо окислителями ионами или молекулами раствора, способными к восстановлению на поверхности катода (они называются деполяризаторами (Д)). Катодный процесс происходит на более электроположительных участках поверхности.

Наиболее распространенные в природе окислители – деполяризаторы – ион водорода H⁺ и молекулярный О2, растворенный в электролите. В зависимости от характера среды катодные процессы протекают следующим образом:

В кислой среде:

2Н⁺+2е=Н2↑

в нейтральной среде:

О2+2Н2О+4е→4ОН^-

Т.о. электрохимическая коррозия на неоднородной поверхности металла аналогична работе короткозамкнутого гальванического элемента. Разность потенциалов анодного и катодного участков, которая обуславливает появление тока в коррозионном элементе, связана не только с различием металлов, образующих этот элемент. Это различие может быть связано с состоянием металла (например, различные обработки поверхности, микроструктура и т.д.) и с составом электролита (разные концентрации солей, концентрация кислорода, скорость движения, коррозионной среды и др.).

3. Защита металлов от коррозии.

Самым оптимальным решением проблемы защиты металлов от коррозии была бы полная замена металлов, подверженных коррозии, на коррозионно-устойчивые металлы, сплавы, полимерные материалы. В настоящее время такие материалы применяются выпускаются, но они или дороги, или по своим физикомеханическим свойствам не удовлетворяют всем требованиям промышленности. Поэтому, не смотря на широкое применение полимерных материалов, основными конструкционными материалами являются металлы. Методы защиты от коррозии основаны на следующих принципах:

1. Изоляция металла от воздействия внешней агрессивной среды.

Это осуществляется за счет следующих мероприятий:

- покрытия металла поверхностными пассивирующими пленками из его нерастворимых соединений, которые образуются при фосфатировании, оксидировании, азотировании и т.д.;

- создание защитных покрытий из слоев смазки, битумов, красок, эмалей:

- нанесение покрытий из других металлов.

По способу защитного действия и электрохимическим свойствам покрытия металлами делятся на катодные и анодные.

Анодное покрытие – электронный потенциал металл анодного покрытия в данной среде меньше потенциала защищаемого металла. В качестве анодного покрытия для стали используют цинк, кадмий и др. При нарушении целостности покрытия разрушается само покрытие.

Анодные покрытия защищаю главным образом электрохимически, поэтому степень пористости анодного покрытия не играет существенного значения пример растворения цинкового покрытия на железе.

Рис. 1

Если электролит имеет кислую среду (pH<7), то в возникшем гальваническом элементе протекают следующие реакции:

Анод: Zn°-2е→

Катод: 2

Если pH>=7(например, морская вода), то окислителем является кислород и происходят следующие процессы:

Анод:Zn°-2е→ 2

Катод: О₂+2Н₂О+4е→4ОН1

2Zn + О2+2Н2О = 2

Анодное покрытие защищает металл до тех пор, пока не будет разрушен практически весь слой цинка.

Катодное покрытие – электронный потенциал металлопокрытия больше потенциала защищаемого металла).

К катодным покрытиям относятся лужение, меднение, никелирование и др. Рассмотрим случай покрытия железа оловом.

= -0.136В

= -0.44В

В возникшем гальваническом элементе протекают реакции:

Рис. 2

Анод: Fe°-2е→

Катод: О2+2Н2О+4е→4ОН

2Fe + О2+2Н2О = 2

Под действием кислорода и воды далее протекает реакция:

4+ О₂+Н₂О↔4

При катодном покрытии металл предохраняется до тех пор, пока не нарушена сплошность покрытия, а при её нарушении основной металл разрушается более интенсивно, чем без защиты, при этом создаётся благоприятные условия для язвенной коррозии. На практике чаще применяются катодные покрытия, т.к. во многих агрессивных средах они имеют значительно меньшую скорость собственной коррозии, чем анодные покрытия.

2. Создание такой электрохимической системы, в которой защищаемая конструкция станет катодом и на ней будет протекать катодный процесс восстановления деполяризатора. К электрохимическим методам защиты относятся катодная, протекторная, анодная защиты. Последняя в судостроении пока не находит применения. Принцип действия протекторной защиты аналогичен действию анодного покрытия. В качестве протектора“жертвенного анода”, как его называют в иностранной литературе, используются металлы с более электроотрицательным потенциалом, чем у защищаемого металла, чаще всего: алюминий, магний, цинк и их сплавы. Чем больше разность потенциалов в паре “основной металл-протектор”, тем больше защитный эффект. К борту судна, например, присоединяется протектор и образуется гальваническая пара, в которой катодом является металл корпуса судна.

Катодная защита осуществляется с помощью внешнего источника постоянного тока; эта защита основана на использовании основных законов процесса электролиза: защищаемая деталь подключается к отрицательному полюсу источника тока, становится катодом, анодом служит или растворимый, или нерастворимый электрод. Применение растворимого анода (чугун, сталь и др.) приводит к окислению его. При использовании нерастворимого анода на нем протекает процесс окисления воды:

2Н2О-4е→ О2+4Н⁺

Для катодной защиты корпуса корабля применение растворимых анодов не эффективно, так как процесс их замены - громоздкая и дорогая операция. Поэтому в судостроении применяются нерастворимые аноды, имеющие титановое основание, платиновую фольгу, и экран из стеклопластика.

3. Снижение агрессивности среды за счет введения ингибиторов, т.е. веществ, замедляющих, тормозящих катодный и анодный процессы.

В качестве ингибиторов коррозии применяются неорганические вещества, тормозящее действие которых, как полагают, связано с окислением" поверхности металла (нитраты, хроматы) или с образованием пленки нерастворимого соединения металла с данным ионом и, возможно, кислородом (фосфаты, гидрофосфаты). Неорганические ингибиторы тормозят преимущественно анодную реакцию.

В качестве ингибиторов широко применяются также органические вещества, содержащие амино-, тио-, карбоксо-гругшы и некоторые другие. Защитное действие органических ингибиторов связано с их адсорбцией на поверхности металла: В результате адсорбции наблюдается торможение анодного и катодного процессов и снижение скорости коррозии. Необходимо отметить, что наиболее эффективны комбинированные методы защиты. Такие методы сочетают в себе одновременное применение различных способов защиты:

-покрытие металлами + окраска;

-окраска + катодная защита;

-окраска + протекторная защита;

-окраска с введением в краситель ингибитора.

Суммарный эффект комбинированной защиты часто выше арифметической суммы эффектов отдельных способов.

4. Ход работы.

Опыт № 1. Коррозия при контакте двух различных металлов.

Положить в стаканчик кусочек цинка и налить 0,01 н раствора серной кислоты. Пойдет ли данная реакция? Дайте пояснения. Опустите в тот же стаканчик защищенную медную проволоку, в начале не касаясь цинка, а затем создавая контакт двух различных металлов. Что наблюдаете? Объясните происходящее явление. Напишите уравнение происходящих процессов.

Опыт № 2. Коррозия с образованием микрогальванопар.

Добавьте в стаканчик с 0,01н раствором серной кислоты и цинком от опыта №1 несколько капель медного купороса. Что наблюдаете? Почему скорость выделения водорода возросла?

Опишите происходящее соответствующими химическими реакциями.

Опыт № 3. Активирующее действие ионов.

В пробирку налейте 2мл сульфата меди (П), столько же серной кислоты (разбавленной). Разлейте содержимое, хорошо перемешав в 2 пробирки. Опустите по кусочку алюминия в каждую из них. Какие реакции возможны при контакте этих двух веществ? Напишите их. В одну из пробирок добавьте концентрированного раствора поваренной соли. Усилилось ли выделение водорода? Почему? Напишите уравнения происходящих процессов.

Опыт № 4. Коррозия в результате различного доступа кислорода.

На зачищенную, промытую и вытертую стальную пластинку поместите каплю реактива, состоящего из разбавленного раствора хлорида натрия, к которому добавлена красная кровяная соль и фенолфталеин. Наблюдайте появление синего осадка в центре капли и розового окрашивания по окружности. Объясните результат опыта. Напишите соответствующие химические реакции.

Опыт № 5. Электрохимическая защита (протекторная).

В стаканчик с разбавленной уксусной кислотой поместить кусочек гранулированного свинца. Добавить несколько капель иодида калия. Появление желто-золотистого окрашивания (PbJ2) говорит о присутствии ионов Pb²⁺ в растворе. В другой стаканчик поместить гранулы Zn и Pb в контакте друг с другом. Осторожно, не нарушая контакта, налить в стаканчик раствор уксусной кислоты и добавить несколько капель иодида калия. Объясните отсутствие желтозолотистого окрашивания. Напишите уравнения происходящих процессов.

Опыт № 6. Анодное и катодное покрытия.

В пробирку налейте по 1 мл растворов хлорида натрия и красной кровяной соли. Содержимое разлейте на две части. Зачистите 2 стальных пера около расщелины и вставьте в одно из них кусочек олова, а в другое - кусочек цинка. Опустите перья в пробирки. В каком случае железо быстрее подвергается коррозии? Почему? Объясните написанием реакций химических процессов, происходящих в обеих пробирках.

Контрольные вопросы.

1. Составить схему коррозийного элемента и написать уравнения реакции, протекающих при наличии повреждений свинцовой оболочки стального кабеля подводной линии связи.

2. Для защиты контактов из серебра и других чувствительных к сероводороду материалов применяют гальванические покрытия из золота. Какие процессы будут протекать на серебряных контактах плат при нарушении сплошности покрытия из золота во влажной атмосфере?

3. Какие покрытия на металлах относятся к неметаллическим неорганическим?

4. Какие вещества называют ингибиторами коррозии?

5. Приведите примеры использования контактных и летучих ингибиторов атмосферной коррозии.K₂Cr₂O₇

6. Можно ли использовать смесь нитрата натрия со щёлочью для защиты внутренних поверхностей трубопроводных систем парогенераторов?

Практическое занятие № 31

Закрытые распределительные устройства. Преимущества и недостатки.

Цель работы : Ознакомиться с классификацией распределительных устройств

Классификация : По месту расположения

• Открытые распределительные устройства (ОРУ) — распределительные устройства, у которых силовые проводники располагаются на открытом воздухе без защиты от воздействия окружающей среды. Обычно в виде

ОРУ выполняются распределительные устройства на напряжение от 27,5 кB.

• Закрытые распределительные устройства (ЗРУ) — распределительные устройства, оборудование которых устанавливается в закрытых помещениях, либо защищено от контакта с окружающей средой специальными кожухами (в т. ч. в шкафах наружного исполнения КРУН). Обычно такие распределительные устройства применяют на напряжения до 35 кB. В ряде случаев необходимо применение ЗРУ и на более высоких напряжениях (серийно выпускается оборудование на напряжение до 800 кВ). Применение ЗРУ высоких напряжений обоснованно: в местности с агрессивной средой (морской воздух, повышенное запыление), холодным климатом, при строительстве в стесненных условиях, в городских условиях для снижения уровня шума и для архитектурной эстетичности.

По выполнению секционирования

Схема РУ с одной секцией сборных шин

РУс одной секцией сборных шин (без секционирования)

К преимуществам такого РУ можно отнести простоту и низкую себестоимость. К основным недостаткам относятся неудобства в эксплуатации, из-за которых такая система не получила широкого применения:

• Профилактический ремонт любого элемента РУ должен сопровождаться отключением всего РУ — а значит лишением всех питающихся от РУ потребителей электроэнергии.

• Авария на сборных шинах так же выводит из строя всё РУ. ру с двумя и более секциями

Схема РУ с двумя секциями сборных шин

Такие РУ выполняются в виде нескольких секций, каждая из которых имеет своё питание и свою нагрузку, соединённых между собой секционными выключателями. На станциях секционный выключатель обычно замкнут, из-за необходимости параллельной работы генераторов. В случае повреждения на одной из секций секционный выключатель отключается, отсекая повреждённую секцию от РУ. В случае аварии на самом секционном выключателе из строя выходят обе секции, но вероятность такого повреждения относительно мала. На низковольтных РУ (6-10кВ) секционный выключатель обычно оставляют отключённым, так что связанные между собой секции работают независимо друг от друга. В случае если по каким-либо причинам питание одной из секций пропадёт, сработает устройство АВР, которое отключит вводной выключатель секции и включит секционный выключатель. Потребители секции с отключённым питанием будут получать электроэнергию от питания смежной секции через секционный выключатель. Подобная система используется в РУ 6 — 35 кВ подстанций и 6 — 10 кВ станций типа ТЭЦ.

ру с секционированием сборных шин и обходным устройством

Схема РУ с двумя секциями сборных шин и обходным устройством Простое секционирование не решает проблемы планового ремонта отдельных выключателей секции. В случае если необходимо провести ремонт или замену выключателя любого отходящего присоединения, приходится отключать всю секцию, что в некоторых случаях недопустимо. Для решения проблемы используется обходное устройство. Обходное устройство представляет собой один или два обходных выключателя на две секции, обходные разъединители и обходную систему шин. Обходную систему шин подключают через обходные разъединители к разъединителям выключателей присоединений с противоположной от основной системы шин стороны. В случае, когда необходимо провести плановый ремонт или замену какого-либо выключателя, включают обходной выключатель, включают соответствующий нужному выключателю обходной разъединитель, затем этот выключатель вместе с его разъединителями отключают. Теперь питание отходящего присоединения осуществляется через обходной выключатель. Подобные системы получили распространение в РУ на напряжении 110—220 кВ.

По числу систем сборных шин [править] с одной системой сборных шин К этим РУ относятся описанные выше.

с двумя системами сборных шин

Подобное РУ похоже по устройству на РУ с секционированием сборных шин и обходным устройством, но, в отличие от него, обходная система шин используется как рабочая, нагрузки на систему распределяют между обеими системами шин. Это делается для повышения надёжности электроснабжения. Отсутствие питания на одной из систем шин допускается только временно, пока ведутся ремонтные работы на другой системе шин.

К достоинствам этой системы относятся:

Возможность планового ремонта любой системы шин, без вывода из эксплуатации всего РУ.

Возможность разделения системы на две части, для повышения надёжности электроснабжения.

Возможность ограничения тока короткого замыкания

К основным недостаткам следует отнести:

Сложность схемы

Увеличение вероятности повреждений на сборных шинах из-за частых переключений разъединителей.

Наибольшее распространение система получила в РУ на напряжение 110—220 кВ

По структуре схемы Радиального типа

Этому типу присущи следующие признаки:

Источники энергии и присоединения сходятся на сборных шинах, поэтому авария на шинах приводит к выводу всей секции (или всей системы)

Вывод из эксплуатации одного выключателя из присоединения приводит к отключению соответствующего присоединения.

Разъединители кроме своей основной функции (изоляция отключенных элементов от РУ), участвуют в изменениях схемы (например, ввод обходных выключателей), что снижает надёжность системы.

Кольцевого типа

Кольцевой тип схемы отличается следующими признаками:

Схема выполнена в виде кольца с ответвлениями присоединений и подводов питания

Отключение каждого присоединения осуществляется двумя или тремя выключателями.

Отключение одного выключателя никак не отражается на питании присоединений При повреждениях (КЗ или отключениях) на РУ, выходит из строя лишь незначительная часть системы.

Разъединители выполняют только основную функцию — изолируют выведенный из эксплуатации элемент.

Кольцевые схемы удобнее радиальных в плане развития системы и добавления новых элементов в систему.

Открытое распределительное устройство (ору)

Конструктивные особенности

Открытое распределительное устройство (ОРУ) — это такое распределительное устройство, оборудование которого располагается на открытом воздухе. Все элементы ОРУ размещаются на бетонных или металлических основаниях. Расстояния между элементами выбираются согласно ПУЭ. На напряжении 110 кВ и выше под устройствами, которые используют для работы масло (масляные трансформаторы, выключатели, реакторы) создаются маслоприемники — заполненные гравием углубления. Эта мера направлена на снижение вероятности возникновения пожара и уменьшение повреждений при аварии на таких устройствах.

Сборные шины ОРУ могут выполняться как в виде жёстких труб, так и в виде гибких проводов. Жёсткие трубы крепятся на стойках с помощью опорных изоляторов, а гибкие подвешиваются на порталы с помощью подвесных изоляторов.

Территория, на которой располагается ОРУ, в обязательном порядке огораживается.

Преимущества

ОРУ позволяют использовать сколь угодно большие электрические устройства, чем, собственно, и обусловлено их применение на высоких классах напряжений. Изготовление ОРУ не требует дополнительных затрат на строительство помещений.

ОРУ удобнее ЗРУ в плане расширения и модернизации

Возможно визуальное наблюдение всех аппаратов ОРУ

Недостатки

Эксплуатация ОРУ затруднена в неблагоприятных погодных условиях, кроме того, окружающая среда сильнее воздействует на элементы ОРУ, что приводит к их раннему износу. ОРУ занимают намного больше места, чем ЗРУ.

Закрытое распределительное устройство (зру)

В некоторых случаях для ЗРУ используется то же оборудование, что и для ОРУ, но с размещением внутри закрытого помещения. Типичный класс напряжения: 35…110 кВ, реже 220 кВ. ЗРУ такого типа имеют мало преимуществ по сравнению с ОРУ, поэтому используются редко. Более практично применение для ЗРУ специального оборудования.

Комплектное распределительное устройство (КРУ) — распределительное устройство, собраное из типовых унифицированых блоков (т. н. ячеек) высокой степени готовности, собранных в заводских условиях. На напряжении до 35 кВ ячейки изготовляют в виде шкафов, соединяемых боковыми стенками в общий ряд. В таких шкафах элементы с напряжением до 1 кВ выполняют проводами в твердой изоляции, а элементы от 1 до 35 кВ — проводниками с воздушной изоляцией.

Для напряжений выше 35 кВ воздушная изоляция не применима, поэтому элементы, находящиеся под высоким напряжением помещают в герметичные камеры, заполненные элегазом. Ячейки с элегазовыми камерами имеют сложную конструкцию, внешне похожую на сеть трубопроводов. КРУ с элегазовой изоляцией сокращённо обозначают КРУЭ.

Камеры КСО Область применения

Комплектные распределительные устройства могут использоваться как для внутренней, так и для наружной установки (в этом случае их называют КРУН). КРУ широко применяются в тех случаях, где необходимо компактное размещение распределительного устройства. В частности, КРУ применяют на электрических станциях, городских подстанциях, для питания объектов нефтяной промышленности (нефтепроводы, буровые установки), в схемах энергопотребления судов.

КРУ, у которого все аппараты размещены в одном отсеке, называется камерой сборной одностороннего обслуживания (КСО). Как правило, КСО действительно одностороннего обслуживания, чаще всего имеет открытые сборные шины, задняя стенка отсутствует.

Устройство кру

Как правило, шкаф КРУ разделён на 4 основных отсека: 3 высоковольтных — кабельный отсек (ввода или линии), отсек выключателя и отсек сборных шин и 1 низковольтный — релейный шкаф.

В релейном отсеке (3) располагается низковольтное оборудование: устройства РЗиА, переключатели, рубильники. На двери релейного отсека, как правило, располагаются светосигнальная арматура, устройства учёта и измерения электроэнергии, элементы управления ячейкой.

В отсеке выключателя (4) располагается силовой выключатель или другое высоковольтное оборудование (разъединительные контакты, предохранители, ТН). Чаще всего в КРУ это оборудование размещается на выкатном или выдвижном элементе.

В отсеке сборных шин (6) располагаются силовые шины (8), соединяющие шкафы секции РУ.

Отсек ввода (5) служит для размещения кабельной разделки, измерительных трансформаторов тока (7) , трансформаторов напряжения, ОПН.

Контрольные вопросы :

1.Какие электрические сети относятся к системообразующим, а какие — к распределительным?

2. От чего зависят возможные конфигурации электрических сетей?

3. Какие требования предъявляются к схемам электрических сетей?

4. Какие известны подходы к учету надежности электроснабжения при выборе схем электрических сетей?

5. Что понимается под обеспечением гибкости схемы электрической сети? 6. Какие известны радиальные и замкнутые конфигурации электрических сетей?

7. В чем сущность блочной и связной схем протяженных электропередач? Каковы их достоинства и недостатки?

8. Как подключаются устройства поперечной и продольной компенсации в протяженных электропередачах?

9. Какие существуют способы присоединения подстанций к одной радиальной и двойной радиальной сети?

10. Как могут подключаться подстанции к сети с двумя центрами питания?

11. Чем отличается распределительный пункт от подстанции? 12. Какие требования предъявляются к схемам распределительных устройств?

Практическое занятие № 32

Изоляционные материалы и их характеристики.

Цель работы: изучить и проанализировать свойства электроизоляционного материала. Рассмотреть вопросы об его получении и применении в электротехнической промышленности и электроустановках. 1. Исходные данные и порядок выполнения работы

1.1. Исходные данные для выполнения работы. Наименование электроизоляционного материала (номер варианта) получить у преподавателя. 1.2. Порядок выполнения работы. Лабораторная работа должна включать следующие основные разделы:

– получение данного электроизоляционного материала, включая добычу, производство как самого материала, так и заготовок из него Изложение основных особенностей технологии производства данного материала;

– рассмотрение основных характеристик служащих для оценки пригодности данного электроизоляционного материала для его использования в электротехнике;

– применение данного материала в электротехнике (электротехнических изделиях, электроустановках), включая примеры.

2. Порядок сдачи–приёмки лабораторной работы

2.1. Студент обязан получить задание на лабораторную работу в сроки в соответствии с программой по данной дисциплине.

2.2. Работа должна быть выполнена аккуратно согласно требованиям ГОСТ и действующим правилам оформления.

2.3. Лабораторная работа должна содержать все разделы, указанные в п. 1.2.

2.4. При сдаче лабораторной работы студент должен продемонстрировать знание её содержания, а также знания по разделу "Электроизоляционные материалы" данной дисциплины.

2.5. Оценка за лабораторную работу выставляется исходя из соответствия требованиям п.2.2–п.2.4. 3. Материал для самоподготовки

3.1. Поляризация диэлектриков

3.1.1. Диэлектрик в электрическом поле. Поляризация – свойство диэлектрика, возникающее при воздействии на него электрического напряжения и вызывающее ограниченное смещение связанных зарядов. Поляризация характеризуется диэлектрической проницаемостью и углом диэлектрических потерь. Ток сквозной проводимости – ток, возникающий под воздействием электрического напряжения из-за наличия в диэлектрике свободных зарядов. Он, как правило, не большой по величине, течёт сквозь толщу диэлектрика и на его поверхности. Диэлектрик характеризуется удельной объёмной и удельной поверхностной проводимостями, а также величинами обратными первым. Диэлектрик может быть использован на определённое напряжение, величина которого для каждого диэлектрика своя и может меняться в зависимости от внешних условий – такое напряжение называется предельным. Если напряжение, приложенное к диэлектрику, превышает предельное, то в этом случае наступает пробой. Пробой диэлектрика – полная потеря им электроизоляционных свойств. Электрическая прочность материала - это его способность выдерживать без разрушения приложенное напряжение. Она характеризуется пробивной напряжённостью электрического поля.

3.1.2. Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость. При внесении в электрическое поле каких-либо диэлектриков электрическое поле изменяется. На первоначально незаряженных диэлектриках в электрическом поле возникают электрические заряды. На диэлектрике появляются электрические полюсы, отчего и само явление получило название поляризации диэлектриков. Заряды, возникающие на диэлектриках в электрическом поле, называются поляризационными зарядами.

Явление поляризации диэлектриков имеет сходство с индукцией в проводниках. Однако между обоими явлениями имеется и важное различие. Разделяя в электрическом поле проводник на части, можно отделить друг от друга индукционные заряды, и поэтому после исчезновения поля, разъединенные части проводника остаются заряженными. Разделяя же в электрическом поле диэлектрик, мы обнаружим, что после устранения поля каждая часть диэлектрика остается по-прежнему незаряженной. Отделить друг от друга поляризационные заряды невозможно. Это различие объясняется тем, что в металлах отрицательный заряд существует в подвижном состоянии в виде электронов проводимости, которые могут перемещаться на значительные расстояния. Поэтому индукционные заряды в металлах можно отделить друг от друга. В диэлектриках же заряды обоих знаков связаны друг с другом и могут только

смещаться на малые расстояния в пределах одной молекулы. Неполяризов анный диэлектрик (в отсутствие электрическо го поля)

можно схематически изобразить в виде собрания молекул, в каждой из которых равные положительные и отрицательные заряды распределены равномерно по всему объему молекулы, что показано на рис. 3.1, а. При поляризации диэлектрика заряды в каждой молекуле смещаются в противоположные стороны, и на одном конце молекулы появляется положительный заряд, а на другом — отрицательный. Это показано на рис 3.1, б. При этом каждая молекула превращается в электрический диполь. Смещение зарядов внутри молекул будет проявляться как возникновение некоторых зарядов на диэлектрике. При этом внутри диэлектрика по-прежнему количество положительного заряда будет равно количеству отрицательного, но на одном из концов диэлектрика возникнет тонкий слой с неcкомпенсированным положительным зарядом, а на другом появится неcкомпенсированный отрицательный заряд, т. е. возникнут поляризационные заряды.

3.2. Электропроводность диэлектриков

3.2.1. Основные понятия. Поляризационные процессы смещения связанных зарядов в веществе для получения равновесного состояния создают поляризационные токи, которые также называют токами смещения. Обычно токи смещения очень кратковременны, и зарегистрировать их приборами, как правило, не удаётся. Существуют также токи замедленного смещения, которые наблюдаются у большинства технических диэлектриков. Такие токи называют абсорбционными. Если электрическое поле имеет постоянный характер, то абсорбционные токи протекают только в начальный и конечный моменты, т.е. при появлении и исчезновении электрического поля. Если электрическое поле носит переменный характер, то абсорбционные токи существуют постоянно. Наличие в диэлектрике свободных зарядов приводит к тому, что в них существуют токи сквозной проводимости, или токи утечки. Таким образом, полная плотность тока в диэлектрике будет складываться из плотности токов сквозной проводимости и плотности абсорбционных токов:

где j_ск – плотность токов сквозной проводимости; j_аб – плотность абсорбционных токов.

Плотность тока смещения будет равна:

где D – вектор индукции (смещения), включающий в себя мгновенное (электрическое и ионное) смещение зарядов.

На рис. 3.2. представлен график зависимости тока протекающего через диэлектрик от времени. В начальный момент времени при появлении поля ток, протекающий через диэлектрик, будет сравнительно велик. По мере того как проходит время поляризация диэлектрика завершается и токи смещения уменьшаются и, наконец, в определённый момент времени токи смещения равны нулю и через диэлектрик протекает только ток сквозной проводимости. Поэтому при

измерении сопротивления диэлектрика, для того чтобы получить наиболее точные значения, необходимо чтобы прошло определённое время. Обычно оно равно одной минуте.

Проводимость диэлектрика при постоянном напряжении определяют по сквозному току, который сопровождается выделением и нейтрализацией зарядов на электронах. При переменном напряжении активная проводимость определяется как сквозным током, так и активной составляющей поляризационных токов.

Сопротивление диэлектрика определяет величину тока сквозной проводимости. Оно находится из выражения:

где U – приложенное напряжение; i – наблюдаемый ток; i_п – сумма токов замедленной поляризации.

Для твёрдых изоляционных материалов необходимо рассчитывать как объёмную так и поверхностную электропроводимость которая определяется удельным объёмным сопротивлением диэлектрика ( ρ) и удельным поверхностным сопротивление диэлектрика ( ρs). В свою очередь, зная удельное и поверхностное сопротивления можно найти удельные и поверхностные проводимости. Которые соответственно равны:

Сами объёмные и поверхностные сопротивления находят из выражений:

где R-объёмное сопротивление; S-площадь электрода; h-толщина образца; R_s- сопротивление образца материала между параллельно поставленными электродами шириной d, находящимися друг от друга на расстоянии l. Большое значение в определении электропроводности изоляционных материалов имеет их агрегатное состояние (твёрдые, жидкие или газообразные). Уменьшение тока со временем в жидкостях или газах говорит о том, что электропроводность материалов была обусловлена наличием примесей. Увеличение тока со временем в диэлектриках говорит об участии в нём зарядов, являющихся структурными элементами самих материалов и о процессе старения в диэлектриках под действием приложенного напряжения, которое приводит в конце концов к пробою (разрушению диэлектрика).

Важной величиной, характеризующей электропроводность диэлектрика является также постоянная времени саморазряда конденсатора – произведение сопротивления изоляции конденсатора и его ёмкости:

3.2.2. Электропроводность газов. Газы, как правило, обладают исключительно малой электропроводностью. Ток в них возникает только при наличии ионов или свободных электронов. Ионизация нейтральных молекул возникает либо за счёт внешних воздействий, либо за счёт соударений молекул с заряженными частицами. К внешним воздействиям относят: рентгеновское, ультрафиолетовое космическое, радиационное и инфракрасное излучения и т.д.

Электропроводность, возникающую за счёт действия внешних факторов, называют не самостоятельной. Электропроводность, возникающую за счёт соударения заряженных частиц с молекулами газа, т.е. когда кинетическая энергия заряженных частиц под действие электрического поля становится большой, называется несамостоятельной. Процесс объединения положительных

ионов с отрицательными частицами называется рекомбинацией. Она ограничивает безграничную ионизацию газов при воздействии внешних факторов. Предположим ионизированный газ, находится между двумя электродами, находящимися под напряжением. Под влиянием напряжения электроны начнут двигаться, и возникнет ток, часть электронов будут нейтрализованы на обкладках электродов, часть исчезнет за счёт рекомбинации. На рис. 3.3 представлен график зависимости тока протекающего через газ от напряжения приложенного к обкладкам электродов. В первой части графика приложенное напряжение больше нуля, но меньше напряжения насыщения U_н. В этом случае число положительных и отрицательных ионов постоянно. На этом участке выполняется закон Ома. На втором участке напряжение больше напряжения насыщения U_н и меньше критического U_кр. В этом случае все вновь создаваемые в газовом промежутке ионы рекомбинируются и разряжаются на электродах, поэтому ток на этом участке не зависит от напряжения и называется током насыщения. На третьем участке напряжение больше критического U_кр. В этом случае возникает ударная ионизация, ток начинает резко расти и если процесс не остановить образуется плазма.

3.2.3. Электропроводность жидких диэлектриков. В нейтральных жидкостях электропроводность определяется наличием примесей, в том числе влаги. В полярных жидкостях электропроводность определяется не только примесями, но и молекулами самой жидкости. Ток в жидкости может быть обусловлен как движением ионов, так и движением других заряженных частиц. Невозможность полного удаления из жидкостей примесей приводит к тому, что жидкостный диэлектрик редко используется как электроизоляционный материал. Полярные жидкости всегда имеют наивысшую проводимость, причём возрастание диэлектрической проводимости всегда приводит к росту электропроводности. Сильно полярные жидкости отличаются настолько высокой электропроводностью, что могут рассматриваться не как диэлектрики, а как проводники с ионной проводимостью. Очистка жидких диэлектриков от примесей помогает улучшить их диэлектрические свойства. В этом случае используется электрическая очистка, когда к обкладкам электродов прикладывается определённое напряжение и постепенно ионы примеси, содержащиеся в жидкости, нейтрализуются на этих обкладках. При длительном пропускании электрического тока наблюдается повышение сопротивления за счёт переноса ионов к электродам.

Удельная проводимость любой жидкости сильно зависит от температуры, чем выше температура, тем становится меньше вязкость, проводимость увеличивается. В коллоидных системах наблюдается молионная или электрофоретическая электропроводность, при которой носителями заряда становится группа молекул, которая называется молионом. Коллоидные системы бывают двух видов: эмульсии (две фазы жидкости); суспензии (одна фаза жидкость, другая – твёрдое вещество). При наложении электрического поля на такую жидкость происходит смещение одной фазы относительно другой, возникает явление, носящее название электрофореза. Это явление отличается от электролиза тем, что при электрофорезе новых веществ не появляется, а лишь меняется концентрация составляющих в различных слоях жидкости.

3.2.4. Электропроводность твёрдых тел. Обуславливается как движением ионов самого твёрдого тела, так и движением ионов примесей, а в некоторых материалах вызвано движением свободных электронов. Электропроводность особенно сильно проявляется в электрических полях. Её вид устанавливается экспериментально. Ионная проводимость сопровождается переносом вещества на электроды, при электронной – этого не происходит. В процессе прохождения электрического тока через твёрдый диэлектрик содержащиеся в нём электроны, частично удаляются, нейтрализуясь на электродах. Это явление приводит к тому, что при длительном пропускании тока электропроводность уменьшается, а сопротивление возрастает. В твёрдых диэлектриках ионного типа, где электропроводность обусловлена перемещением ионов, при низких температурах перемещаются только слабо закреплённые ионы. При высокой температуре электропроводность возрастает. В диэлектриках с атомно-молекулярной структурой электропроводность определяется наличием примесей.

3.3. Пробой диэлектриков

3.3.1. Общая характеристика явления пробоя. Пробой диэлектрика или нарушение его электрической прочности, это явление при котором диэлектрик теряет свойства электроизоляционного материала вследствие превышения своей напряжённости критического значения. Пробивное напряжение – это напряжение, при котором происходит пробой. Пробивная напряженность или электрическая прочность диэлектрика – значение напряженности, при котором происходит пробой диэлектрика

где h – толщина диэлектрика.

Пробой газа обуславливается ударной и фотоионизацией. В однородной среде происходит мгновенно, в неоднородной ему предшествует явление короны. Пробой жидких диэлектриков происходит в результате тепловых и ионизационных процессов. Причины явления – наличие примесей в жидкостях. Пробой твёрдых тел может быть вызван как электрическим током, так и тепловыми явлениями, возникающими под действием электрического тока. Электрический пробой – связан с внезапным, резким возрастанием плотности тока. Тепловой пробой – возникает в связи с уменьшением активного сопротивления диэлектрика, вследствие чего происходит рост тока, затем увеличивается нагрев, после чего наступает разрушение диэлектрика. Электрохимический пробой – вызван электрохимическими процессами, возникающими под действием электрического поля.

3.3.2. Пробой газов. Во многих видах электрических конструкций естественной изоляцией является воздух. Электрическая прочность которого в нормальных условиях не высока. Небольшое количество положительных и отрицательных ионов, а также электронов находится в хаотическом тепловом движении и при наложении электрического поля, получает дополнительную энергию

где q – заряд; U_l – падение напряжения на длине пробега заряженной частицы.

Если электрическое поле однородно, то в этом случае напряжение Ul будет равно

где E – напряжённость электрического поля; – средний пробег частицы. Добавочная энергия сообщается молекулам, вследствие чего происходит их ионизация или возбуждение (переход электрона на более отдалённый от ядра уровень). Условия ионизации регулируются следующими соотношениями:

или

где W_и – энергия ионизации.

Напряжение ионизации можно найти как

=4–25 В.

Начальная напряжённость – это напряженность, при которой происходит начальная ионизация газов (кислород, углекислый газ, пары воды). Электроны, столкнувшись с молекулой, присоединяются к ней, тогда величина энергии такого отрицательного заряженного иона может быть меньше величины энергии молекулы. В отличие от электронов, соударяющихся с нейтральными молекулами, при соударении положительных и отрицательных зарядов с молекулами ионизация не возникает, потому что электроны имеют большую подвижность. В ряде случаев электрон, разогнанный электрическим полем может не ионизировать молекулу, а привести её в возбуждённое состояние, то есть вызвать изменение движения электронов связанных с молекулами. Далее эта возбуждённая молекула отдаёт энергию в виде излучения, испуская фотоны, фотон поглощается другой молекулой в результате, происходит ионизация. Такая внутренняя фотонная ионизация благодаря большой скорости излучения приводит к быстрому развитию разрядных промежутков, которые обладают повышенной проводимостью и называются стримерами.

Если длительность воздействия мала, то пробивное напряжение повышается, это характеризуется коэффициентом , который можно найти из выражения:

– пробивное напряжение при данных условиях (данной частоте), – напряжение пробоя при частоте 50 Гц.

Явление пробоя газов зависит от степени однородности поля, в котором осуществляется пробой. Однородное поле получают между плоскими проводниками, закруглёнными на концах, а также сферами большого диаметра расстояние между которыми много меньше их диаметра. В таком поле пробой наступает практически мгновенно и при строго определённой величине напряжённости. Величина пробивного напряжения зависит в этом случае от температуры и давления, между электродами возникает искра, которая затем переходит в электрическую дугу. Пробивное напряжение зависит от величины произведения давления газа на расстояние между электродами. Закон Пашина: электрическая прочность в однородном поле зависит от расстояния между электродами (рис. 3.4). Из графика видно, что электрическая прочность по мере удаления одного электрода от другого будет уменьшаться. Это связано с тем, что в данном случае речь идёт об однородном поле и поэтому

расстояние h – для случая сфер–электродов будет ограничено размерами самих электродов. В обычных условиях температура и давление для расчета пробивного напряжения в воздухе учитывается в соответствии со следующими выражениями:

где U_пр0 – пробивное напряжение при нормальных условиях; d – относительная плотность воздуха; которая равна

где P – давление; T – абсолютная температура.

На величину электрической прочности влияют давление, температура, а также химический состав газа. Неоднородное поле возникает между двумя остриями, между остриём и плоскостью, между электрическими проводами и между сферами расстояние между которыми превышает их диаметры. Особенностью пробоя газа в неоднородном поле является возникновение частичного разряда в виде корон, в местах, где напряжённость поля достигает своего критического значения. После этого явление короны переходит в искровой разряд, а затем при возрастании напряжения – в электрическую дугу.

3.3.3. Пробой жидких диэлектриков. Жидкие диэлектрики в отличие от газов отличаются значительно большей электрической прочностью. Предельно чистые жидкости получить чрезвычайно трудно. В связи с примесями затруднено создание обобщённой теории пробоя жидких диэлектриков, поэтому в настоящее время получили развитие три теории:

–тепловая теория – связывает пробой с частичным перегревом жидкости и её вскипанием в местах наибольшего скопления примесей, что приводит к образованию газового мостика между электродами;

–теория ионизационного пробоя – справедлива для жидкостей, которые получили максимальную очистку. Она схожа с теорией ионизационного пробоя газа, а повышенная электрическая прочность объясняется меньшей свободой пробега заряженных частиц у жидкости.

–чисто электрический пробой – явление пробоя связано с вырыванием электронов из металла электродов или с разрывом молекул жидкости.

3.3.4. Электрический пробой твёрдых диэлектриков. Для твёрдых диэлектриков существуют четыре вида пробоя:

– электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков;

– электрический пробой неоднородных диэлектриков;

– тепловой пробой;

– электрохимический пробой.

Электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков. Этот пробой характеризуется быстрым развитием 10^-7-10^-8сек, и не обусловлен тепловой энергией, хотя величина электрической прочности в некотором смысле зависит от температуры. Данный вид пробоя чисто электрический процесс и имеет место, когда исключено влияние электропроводности и диэлектрических потерь, обуславливающих нагрев диэлектрика, а также когда отсутствует ионизация газовых включений.

Электрический пробой неоднородных диэлектриков. Он характерен для диэлектриков, содержащих примеси и газовые включения, также быстро развивается. Пробивное напряжение в этом случае не высоко.

Тепловой пробой. Электрическая прочность твёрдых неоднородных диэлектриков практически не зависит от температуры до её определённого значения. После этого значения температура начинает оказывать влияние на её величину и при определённом значении наступает тепловой пробой.

Электрохимический пробой. Имеет особо существенное значение при высоких температурах и высокой влажности воздуха. Он наблюдается при постоянном и переменном напряжении низкой частоты, тогда в электроизоляционных материалах начинают развиваться электрохимические процессы, обуславливающие необратимые изменения в изоляции. Это явления называют старением изоляции, оно приводит к постепенному снижению прочности диэлектрика и к пробою при напряжении, которое значительно ниже напряжения полученного при кратковременном воздействии.

3.4. Диэлектрические потери

3.4.1. Потери в постоянном и переменном электрическом полях. Диэлектрические потери – это та часть энергии электрического поля, которая рассеивается в диэлектрике в виде тепла. Нагрев диэлектрика в постоянном электрическом поле зависит от значений удельных объемного и поверхностного сопротивлений (или удельной проводимости). Если известно сопротивление диэлектрика, то потери мощности в нем Р можно подсчитать по известному соотношению P=U²/R , где U – напряжение. Для сопоставления потерь различных материалов лучше пользоваться удельными потерями, которые для единичного объема диэлектрика в виде куба со стороной 1м будут определяться по формуле

P_уд=E²/r, или

P_уд = E² g,

где E – напряженность электрического поля; r – удельное электрическое сопротивление; g – удельная электрическая проводимость.

Если r измеряется в Ом м, g в Ом^-1м^-1, Е в В/м, U в В, то Р_уд измеряется в Вт/м³. В переменном электрическом поле диэлектрические потери (диэлектрическое поглощение) связаны в основном с процессами установления поляризации. Упругие, быстропротекающие виды поляризации – электронная и ионная вызывают поглощение энергии электрического поля на частотах инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, когда частоты собственных колебаний ионов и электронов совпадают с частотой электрического поля. Основным источником диэлектрических потерь в широкой области радиочастот в большинстве случаев являются релаксационные виды поляризаций, связанные с тепловым движением ионов, электронов и полярных молекул, радикалов, доменов или объемных зарядов, локализованных на неоднородностях.

При рассмотрении потерь на переменном напряжении закономерности получаются более сложные, чем на постоянном напряжении. Когда говорят о диэлектрических потерях, то, обычно, имеют в виду потери при переменном напряжении.

3.4.2. Тангенс угла диэлектрических потерь, схемы замещения диэлектрика.

В диэлектрическом конденсаторе с идеальным диэлектриком, то есть диэлектриком без потерь, вектор тока Ic опережает вектор напряжения на 90^o. В реальных диэлектриках угол между током, протекающим через емкость, и напряжением меньше 90^o за счет потерь, которые вызывает протекание активного тока Ia, совпадающего по фазе с напряжением. Векторные диаграммы и схемы замещения для идеального диэлектрика и диэлектрика с потерями показаны на рис. 3.5. Угол, дополняющий угол сдвига фаз между током и напряжением, называется углом диэлектрических потерь б. В расчётах и при анализах диэлектрических потерь как правило используют величину не самого угла, а его тангенса – tgб. У материалов, применяемых на повышенных частотах и при высоких напряжениях, тангенс угла диэлектрических потерь tgб лежит в пределах 10^-3– 10^-4; для низкочастотных диэлектрических материалов – полярных диэлектриков значения tgб обычно 10^-1 – 10^-2, для слабополярных – до 10^-3. Для хорошо осушенных газов, не содержащих влаги, значения tgб могут достигать 10^-

⁵ – 10^-8.

3.4.3. Расчет полных и удельных диэлектрических потерь на переменном напряжении. Используя рис. 3.5, получим выражение для расчета полных диэлектрических потерь

P = U^. I_a = U^. I_c^. tgб;

I_c = U^. w^. C; P = U^2. w^. C^. tgб, где w = 2πf - угловая частота.

В системе СИ диэлектрические потери Р выражаются в Ваттах, если частота f – в Герцах (w – в рад/с), ёмкость С – в Фарадах. Формулу для удельных диэлектрических потерь получим, если в качестве диэлектрика возьмем куб со стороной грани в 1м. При этом считаем, что напряжение приложено к двум противоположным граням. Тогда с учетом того, что емкость единичного куба можно подсчитать по формуле С = εε_OS/d,

где площадь S = 1 м², толщина диэлектрика d = 1м , диэлектрическая проницаемость ε_O=1/36 10⁹ Ф/м и напряжённость E= U/d.

Учитывая это, получим

;

P = E² ε^.f tgб/1,8 10¹⁰, Вт/м³

или, сопоставляя с выражением для удельных потерь на постоянном напряжении, получим

P = E²_a, γ_a ,

где γa – активная проводимость (при переменном напряжении), которая будет определяться выражением γ_a=f^. tgб / 1,8 10¹⁰, См/м.

Можно видеть, что диэлектрические потери и активная проводимость на переменном напряжении больше соответствующих параметров на постоянном напряжении. Аналогичным образом можно получить выражение для диэлектрических потерь с использованием последовательной схемы замещения. В этом случае получается

Видно, что для диэлектриков с малым tgб величиной (tgб)² можно пренебречь, тогда будет наблюдаться равенство формул потерь для параллельной и последовательной схем замещения и Cs > C, а емкость и диэлектрическая проницаемость становятся неопределенными.

3.4.4. Коэффициент диэлектрических потерь. Для упрощения расчетов часто пользуются комплексными величинами. Комплексная диэлектрическая проницаемость записывается в виде

e^* = e' - j e",

где действительная часть e' имеет физический смысл относительной диэлектрической проницаемости , а e" характеризует потери. Тогда можно записать, что e" = e' tgб и называется коэффициентом диэлектрических потерь.

3.4.5. Виды диэлектрических потерь. Можно выделить следующие основные виды диэлектрических потерь:

– потери на электропроводность – характерны для всех без исключения диэлектриков. Наблюдаются при постоянном и переменном напряжении. В однородных неполярных диэлектриках являются единственным видом потерь; – релаксационные потери – обусловливаются поляризацией диэлектриков. Вызываются активными составляющими абсорбционных токов замедленных поляризаций;

– потери, обусловленные неоднородностью – вызываются проводящими и газовыми включениями, слоистостью и т.п. Эти потери являются дополнительными релаксационными потерями. Наиболее часто они проявляются в виде потерь, обусловленных миграционной поляризацией, характерной в основном для композиционных и слоистых диэлектриков;

– ионизационные потери – возникают в диэлектриках, содержащих поры или газовые включения;

– резонансные потери – характерны для частот, совпадающих с собственными частотами колебаний электронов и ионов.

4. Варианты заданий

Вариант задания студент получает из табл. 4.1. от преподавателя

Таблица 4.1. Варианты заданий

№	Наименование материала	№	Наименование материала
1	Слоистые пластики	16	Лакоткань
2	Гетинакс	17	Бумажнобакелитовые изделия
3	Дерево	18	Электротехнический лак
4	Электроизоляционный картон	19	Слюда
5	Электроизоляционная бумага	20	Стеклолакоткань
6	Электроизоляционный лак	21	Совтол, совол
7	Эмали	22	Кремний–органические жидкости
8	Трансформаторное масло	23	Капрон
9	Резина	24	Пластмассы
10	Эбонит	25	Полиэтилен
11	Текстолит	26	Винил
12	Стекло	27	Компаунды
13	Органическое стекло	28	Минеральное масло
14	Полиуретан	29	Фарфор
15	Полипропилен	30	Полимеры

Контрольные вопросы

1. Что называют поляризацией диэлектрика?

2. Что называют абсорбционными токами и токами сквозной проводимости?

3. Что называют пробоем диэлектрика и электрической прочностью материала?

4. Чем явление поляризации отличается от явления индукции?

5. Приведите формулу для расчета сопротивления диэлектрика.

6. Чему равна постоянная времени саморазряда конденсатора?

7. В каком случае газы обладают самостоятельной электропроводностью, а в каком нет?

8. Что означает термин "рекомбинация"?

9. Что такое электрическая очистка жидкостей?

10. Что такое молионная электропроводность?

11. Какие два вида электропроводности твёрдых диэлектриков вы знаете? В чём заключаются их различия?

12. Какие виды пробоев диэлектриков Вы знаете? В чём заключаются их особенности?

13. Охарактеризуйте явление пробоя газообразных диэлектриков?

14. Три теории пробоя жидких диэлектриков. В чём заключаются их особенности?

15. Какие виды пробоя твёрдых диэлектриков Вы знаете?

16. Что называют диэлектрическими потерями?

17. Как рассчитать диэлектрические потери в постоянном электрическом поле?

.18. Как рассчитать диэлектрические потери в переменном электрическом поле?

19. Что такое тангенс угла диэлектрических потерь? Приведите схемы замещения и векторные диаграммы диэлектрика.

Практическая работа № 33

Силовые трансформаторы автотрансформаторы. Их устройства.

Цель работы : Изучить конструкцию трансформаторов и автотрансформаторов, назначение, применение, особенности работы.

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования

(трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения — более низкого или более высокого. Трансформаторы, понижающие напряжение, называют понижающими, а повышающие напряжение — повышающими.

Трансформаторы изготовляют двухобмоточные и трехобмоточные. Последние кроме обмотки НН и ВН имеют обмотку СН (среднего напряжения). Трехобмоточный силовой трансформатор позволяет снабжать потребителей электроэнергией разных напряжений. Обмотка, включенная в сеть источника электроэнергии, называется первичной, а обмотка, к которой присоединены электроприемники,— вторичной.

В рассматриваемых распределительных устройствах и подстанциях промышленных предприятий применяют трехфазные двухобмоточные понижающие трансформаторы, преобразующие напряжение 6 и 10 кВ в 0,23 и 0,4 кВ.

В зависимости от изолирующей и охлаждающей среды различают трансформаторы масляные ТМ и сухие ТС. В масляных основной изолирующей и охлаждающей средой являются трансформаторные масла, в сухих — воздух или твердый диэлектрик. В специальных случаях применяют трансформаторы с заполнением баков негорючей жидкостью — совтолом.

Основой конструкции трансформатора служит активная часть, состоящая из магнитопровода 4 (рис. 1) с расположенными на нем обмотками низшего напряжения 3 и высшего напряжения 2 отводов и переключающего устройства. Магнитопровод, набранный из отдельных тонких листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга покрытием, состоит из стержней, верхнего и нижнего ярма. Такая конструкция способствует уменьшению потерь на нагрев от перемагничивания (гистерезис) и вихревых токов.

Соединительные провода, идущие от концов обмоток и их ответвлений, предназначенные для регулирования напряжения, называют отводами, которые изготовляют из неизолированных медных проводов или проводов, изолированных кабельной бумагой либо гетинаксовой трубкой.

Переключающие устройства обмоток трансформатора служат для ступенчатого изменения напряжения в определенных пределах, поддерживания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменении напряжения на первичной или вторичной обмотке. С этой целью обмотки ВН трансформаторов снабжают регулировочными ответвлениями, которые подсоединяют к переключателям.

Необходимость регулирования вызвана тем, что в электросистемах возможны различные отклонения от нормального режима электроснабжения, приводящие к неэкономичной работе приемников, преждевременному износу и сокращению сроков их службы. Особенно чувствительны к повышению напряжения электролампы, радиолампы и лампы телевизоров: срок их службы резко сокращается при систематическом увеличении напряжения.

В трансформаторах могут быть два вида переключений ответвлений: под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой) и без нагрузки после отключения трансформатора — ПБВ (переключение без возбуждения). С помощью ПБВ и РПН можно поддерживать напряжение, близким к номинальному во вторичных обмотках трансформаторов.

Рис. 1. Активная часть трансформатора серии ТМ: 1 — ярмо, 2 и 3 — обмотки ВН и НН, 4 — магнитопровод

Переключение осуществляют изменением числа витков с помощью регулировочных ответвлений обмоток, т. е. изменением коэффициента трансформации, который показывает, во сколько раз напряжение обмотки ВН больше напряжения обмотки НН или во сколько раз число витков обмотки ВН больше числа витков обмотки НН. Пределы регулирования вторичных напряжений для разных трансформаторов различны: на ±10% 12 ступенями по 1,67% или 16 ступенями по 1,25% с помощью РПН; на ±5% четырьмя ступенями по 2,5% с помощью ПБВ.

Бак трансформатора, в который погружена активная часть, представляет собой стальной резервуар овальной формы, заполненный трансформаторным маслом. Масло, являясь охлаждающей средой, отводит теплоту, выделяющуюся в обмотках и магнитопроводе, и отдает ее в окружающую среду через стенки и крышку бака. Кроме охлаждения активной части трансформатора масло повышает степень изоляции между токоведущими частями и заземленным баком. Для увеличения поверхности охлаждения трансформатора баки изготовляют ребристыми, вваривают в них трубы или снабжают съемными радиаторами (только у трансформаторов мощностью до 25 кВ-А стенки бака гладкие). Радиаторы

присоединяют к стенкам бака патрубками со специальными радиаторными кранами. У верхнего торца бака к его стенкам приваривают раму из угловой или полосовой стали, к которой крепят крышку на прокладках из маслоупорной резины.

В нижней части бака всех типов трансформаторов имеется кран для взятия пробы и слива масла, а в его днище (в трансформаторах мощностью выше 100 кВ-А) — пробка для спуска осадков после слива масла через кран. Второй кран устанавливают на крышке бака, через который заливают в него масло. Оба крана служат одновременно для присоединения к ним маслоочистительных аппаратов. К дну баков трансформаторов массой выше 800 кг приваривают тележку с поворотными катками, конструкция крепления которых позволяет изменять направление передвижения трансформаторов с поперечного на продольное. Для подъема трансформатора на баке имеется четыре кольца-рыма. Активная часть поднимается за скобы в верхних консолях магнитопровода.

На крышке бака размещены вводы, расширитель и защитные устройства (выхлопная предохранительная труба, реле давления, газовое реле, пробивной предохранитель). К стенкам бака приваривают подъемные крюки, прикрепляют манометрический сигнализатор (у трансформаторов мощностью свыше 1000 кВ- А) и устанавливают фильтры. Трансформатор серии ТМ-1000-10 показан на рис.

Рис. 2. Трехфазный силовой трансформатор мощностью 1000 кВ А с масляным охлаждением:

1 — бак, 2 и 5 — нижняя и верхняя ярмовые балки магнитопровода, 3 — обмотка ВН, 4 — регулировочные отводы к переключателю, 6 — магнитопровод, 7 — деревянные планки, 8 — отвод от обмотки ВН, 9 — переключатель, 10 — подъемная шпилька, 11 — крышка бака, 12 — подъемное кольцо (рым), 13 и 14 — вводы ВН и НН, 15 — предохранительная труба, 16 — расширитель

(консерватор), 17 — маслоуказатель, 18 — газовое реле, 19 — циркуляционные трубы, 20 — маслоспускной кран, 21 — катки

Вводы 14 и 15 представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через которые выводы обмоток трансформатора присоединяются к электрическим сетям.

Большинство трансформаторов оборудовано расширителями (рис. 3), обеспечивающими постоянное заполнение бака маслом и уменьшающими поверхность соприкосновения масла с воздухом, следовательно, защищающими масло от увлажнения и окисления. У расширителя есть отверстие для всасывания и вытеснения воздуха при изменении уровня содержащегося в нем масла (дыхательная пробка).

Рис. 3. Расширитель: — бак расширителя, 2 — маслоуказатель, 3 — маслоуказательное стекло, 4 — угольник, 5 — запирающий болт, 6 — крышка трансформатора, 7 — газовое реле,

8 — плоский кран, 9 — трубопровод, 10— опорная пластина

Расширитель имеет цилиндрическую форму, закрепляется на кронштейне, установленном на крышке 6 трансформатора, и сообщается с баком трансформатора трубопроводом, не выступающим ниже внутренней поверхности крышки трансформатора и заканчивающимся внутри расширителя выше его дна во избежание попадания осадков масла в бак 1. Внутренняя поверхность расширителя имеет защитное покрытие, предохраняющее масло от соприкосновения с металлической поверхностью и расширитель от коррозии. В нижней части расширителя имеется пробка для слива масла из него. Объем расширителя определяют так, чтобы уровень масла оставался в его пределах как летом при 35 °С и полной нагрузке трансформатора, так и зимой при минимальной температуре масла и отключенном трансформаторе. Обычно объем расширителя составляет 11 —12% объема масла в баке трансформатора. Для наблюдения за уровнем масла на боковой стенке расширителя устанавливают маслоуказатель 2, выполненный в виде стеклянной трубки в металлической оправе.

Емкость расширителя должна обеспечивать постоянное наличие в нем масла при всех режимах работы трансформатора от отключенного состояния до номинальной нагрузки и при колебаниях температуры окружающего воздуха, причем при допустимых перегрузках масло не должно выливаться. В герметичных масляных трансформаторах и трансформаторах с жидким негорючим диэлектриком поверхность масла защищают сухим азотом, а в заполненных совтолом -10 — сухим воздухом. Негерметичные масляные трансформаторы мощностью 160 кВ- А и более, в которых масло в расширителе соприкасается с окружающим воздухом, имеют термосифонный или адсорбционный фильтр, а трансформаторы мощностью 1 мВ • А и более с естественным масляным охлаждением и азотной подушкой — термосифонный фильтр (кроме трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком).

Масляные трансформаторы мощностью 1 мВ * А и более с расширителем снабжают защитным устройством, предупреждающим повреждение бака при внезапном повышении внутреннего давления более 50 к Па. К защитным устройствам относят выхлопную трубу со стеклянной диафрагмой и реле давления. Масляные трансформаторы и трансформаторы с жидким диэлектриком с азотной подушкой без расширителя имеют реле давления, срабатывающее при повышении внутреннего давления более 75 кПа.

Нижний конец выхлопной трубы соединяют с крышкой бака, а на верхний ее конец устанавливают тонкую стеклянную мембрану (от 2,5 до 4 мм) диаметром 150, 200 и 250 мм, которая разрушается при определенном давлении и дает выход газу и маслу наружу раньше, чем произойдет деформация бака. Реле давления размещают на внутренней стороне крышки трансформатора. Основными его элементами являются ударный механизм и стеклянная диафрагма. При достижении определенного давления в баке механизм срабатывает, разбивает диафрагму и обеспечивает свободный выход газам.

Трансформаторы мощностью 1 мВ * А и более, имеющие расширитель, снабжают газовым реле, которое реагирует на повреждения внутри бака трансформатора (электрический пробой изоляции, витковое замыкание, местный нагрев магнитопровода), сопровождающиеся выделением газа или резким увеличением скорости перетекания масла из бака в расширитель. Выделение газообразных продуктов происходит в результате разложения масла и других изоляционных материалов под действием высокой температуры, возникающей в месте повреждения. На этом явлении основана работа газовой защиты трансформатора от внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газов при их утечке, утечке масла и попадании воздуха в бак. Основной элемент этой защиты — газовое реле, устанавливаемое обычно на трубопроводе, который соединяет расширитель с баком, имеющим наклон к горизонтали от 2 до 4 В газовом реле имеются две пары контактов для работы на сигнал или отключение. Пробивные предохранители служат для защиты от пробоя обмоток ВН на обмотки НН. Устанавливают их на крышке бака и подсоединяют к нулевому вводу НН, а при напряжении 690 В — к линейному вводу.

При пробое изоляции между обмотками ВН и НН промежуток между контактами, в котором проложены тонкие слюдяные пластины с отверстиями, пробивается и вторичная обмотка оказывается соединенной с землей.

Для заземления трансформаторов служит специальный заземляющий контакт с резьбой не менее Ml2, расположенный в доступном месте нижней части бака со стороны НН и обозначенный четкой несмывающейся надписью «Земля» или знаком заземления. Поверхность заземляющего контакта должна быть гладкой и зачищенной; заземление осуществляют подсоединением стальной шины сечением не менее 40х4 мм.

Для измерения температуры масла на трансформаторах монтируют ртутные термометры со шкалой от 0 до 150° С или термометрические сигнализаторы ТС со шкалой от 0 до 100° С. Последние снабжены двумя передвижными контактами, которые можно установить на любую температуру в пределах шкалы. Первый контакт, будучи включенным в сигнальную цепь, при определенной температуре масла дает сигнал; в случае дальнейшего повышения температуры масла второй контакт, соединенный с реле, отключает трансформатор. На трансформаторах мощностью 6300 кВ * А и выше установлены термометры сопротивления.

Для сушки и очистки увлажненного и загрязненного воздуха, поступающего в расширитель при температурных колебаниях масла, все трансформаторы снабжены воздухоочистительным фильтром — воздухоосушителем (рис. 4), который представляет собой цилиндр, заполненный силикагелем и размещенный на дыхательной трубке 1 расширителя.

Рис. 4. Воздухоочистительный фильтр (воздухоосушитель):

1 — дыхательная трубка, 2 — соединительная муфта, 3 — смотровое окно, 4 — бак трансформатора, 5 — масляный затвор, 6 — указатель уровня масла в затворе,

7— кронштейн

В нижней части цилиндра расположен масляный затвор 5 для очистки засасываемого воздуха, в верхней части — патрон с индикаторным силикагелем, который при увлажнении меняет свою окраску с голубой на розовую.

Для поддержания изоляционных свойств масла, а следовательно, продления срока его службы предназначен термосифонный фильтр (рис. 5), представляющий собой цилиндрический аппарат, заполненный активным материалом — сорбентом (поглотителем продуктов старения масла).

Рис. 5. Термосифонный фильтр:

1 — радиаторные краны, 2 — загрузочный люк, 3 — пробка с отверстием для выпуска воздуха, 4 — силикагель, 5 — сетка, 6 — дно с отверстиями, 7,8 — пробки для отбора пробы масла и его слива, 9 — корпус фильтра, 10 — стенка бака трансформатора

Фильтр присоединяют к баку трансформатора двумя патрубками и промежуточными плоскими кранами. Работа фильтра основана на термосифонном принципе: более нагретое масло верхних слоев, проходя через охлаждающее устройство, опускается вниз. Параллельно радиаторам подсоединен термосифонный фильтр. Следовательно, через фильтр масло проходит сверху вниз и непрерывно очищается. Фильтры устанавливают на трансформаторах мощностью 160 кВ * А и выше.

Контрольные вопросы :

1. Что такое трансформатор и какой вид трансформаторов имеет наиболее широкое применение?

2. Каков принцип работы трансформатора?

3. По каким признакам классифицируются трансформаторы?

4. Из каких элементов состоит активная часть трансформатора? Каковы их назначение и конструкция?

5. Какова роль трансформаторного масла?

6. Как определяются номинальные значения токов в трансформаторах?

7. Каковы основные уравнения трансформатора?

8. Что такое приведенный трансформатор?

9. Каков порядок построения векторной диаграммы трансформатора?

10. При каких условиях и почему напряжение на выходе трансформатора с ростом нагрузки становится больше, чем ЭДС?

Практическая работа № 34

Силовые трансформаторы автотрансформаторы. Их устройства.

Автотрансформатор – это такой вид трансформатора, в котором помимо магнитной связи между обмотками имеется еще и электрическая связь. Замкнутый сердечник автотрансформатора принципиально не отличается от магнитопровода трансформатора. Автотрансформаторы экономичнее трансформаторов при коэффициентах трансформации k ≤ 2,5 ÷3. При больших k выгодность от их применения уменьшается.Они находят применение в следующих случаях:

Для связи линий электропередачи с близкими напряжениями, например 110–

220кВ, 400–500кВ и т.п.;

Для регулирования напряжения в лабораторных и испытательных установках. Существенным недостатком автотрансформаторов является то, что вторичная цепь у них электрически соединена с первичной. Поэтому обмотка НН и подключенные к ней потребители должны иметь ту же изоляцию относительно земли, что и обмотка ВН и первичная цепь.

Рисунок 11.1 - Схема определения коэффициента трансформации однофазного автотрансформатора

Рисунок 11.2 - Схема снятия характеристик короткого замыкания однофазного автотрансформатора

Рисунок 11.3 - Схема снятия внешней характеристики однофазного автотрансформатора при активной нагрузке

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А4	Активная нагрузка	306.5	~220 В / 3´0…30 Вт;
А6	Трехфазная трансформаторная группа	347.3	3´80 Вт
А20	Трехфазный регулируемый автотрансформатор		~3×0…240 В / 2 А
G1	Однофазный источник питания	218.9	~220 В / 6 А
G2	Трехфазный источник питания	201.4.1	~400 В / 6 А
Р1	Блок мультиметров	510.0.1	2 мультиметра 0…1000 В ; 0…10 А ; 0…20 Мом
P3	Многофункциональный электроизмерительный прибор		U, I, f, P, Q, cosj,

Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G2. Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений, представленной на рис.11.1.

В трансформаторной группе А6 переключателями установите желаемый коэффициент трансформации, например, установив значения номинального первичного и вторичного фазного напряжения 230 В / 133 В соответственно. Включите устройство защитного отключения и автоматические выключатели однофазного источника питания G1.

Включите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1.

Активизируйте мультиметры блока Р1.

Включите устройство защитного отключения и автоматические выключатели трехфазного источника питания G2.

Изменяя переключателем номинальное вторичное фазное напряжение автотрансформатора, изменяйте коэффициент трансформации однофазного автотрансформатора. Измерьте с помощью мультиметра блока Р1 напряжения U₁ на вводе первичной обмотки автотрансформатора и напряжение U2 на выводах вторичной обмотки испытуемого автотрансформатора. Данные заносите в таблицу 11.1 Таблица 11.1

U₁, В
U₂, В
K_ТР

Отключите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1.

Отключите автоматические выключатели однофазного источника питания G1 и трехфазного источника питания G2.

Используя данные таблицы 11.1, вычисляют действительный коэффициент трансформации однофазного автотрансформатора по формуле:

, и заносят его в таблицу 11.1

Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

В трансформаторной группе А6 переключателями установите желаемый коэффициент трансформации, например, установив значения номинального первичного и вторичного фазного напряжения 230 В / 133 В соответственно. Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А20 в крайнее против часовой стрелки положение

Включите устройство защитного отключения и автоматические выключатели однофазного источника питания G1.

Включите выключатель «СЕТЬ» многофункционального электроизмерительного прибора Р3.

Включите устройство защитного отключения и автоматические выключатели трехфазного источника питания G2.

Медленно вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 по часовой стрелке, увеличивайте ток I_К первичной обмотки испытуемого однофазного автотрансформатора до тех пор пока показания прибора Р3 (режим отображения тока) не достигнут 0,5 А

(НЕ БОЛЕЕ!), манипулируя кнопками «◄», «►» прибора Р3 выбирайте отображаемые параметры (напряжение U_К, ток I_К первичной обмотки трансформатора, активную мощностьP_К, коэффициент мощности cosφ_К) и заносите их в таблицу 11.2

Таблица 11.2

I_К, А
U_К, В
P_К, Вт
cosφ_К

Установите регулировочную рукоятку автотрансформатора А20 в крайнее против часовой стрелки положение.

Отключите выключатель «СЕТЬ» многофункционального электроизмерительного прибора Р3.

Отключите автоматические выключатели однофазного источника питания G1 и трехфазного источника питания G2.

По табличным данным строят характеристики короткого замыкания (на общей

= f(U_к) (рис 11.4)

Рисунок 11.4 - Характеристики короткого замыкания автотрансформатора

Внешняя характеристика при активной нагрузке.

Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

В трансформаторной группе А6 переключателями установите желаемый коэффициент трансформации, например, установив значения номинального первичного и вторичного фазного напряжения 230 В / 133 В соответственно. Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А20 в крайнее против часовой стрелки положение.

Установите регулировочные рукоятки активной нагрузки А4 в крайнее против часовой стрелки положение.

Включите устройство защитного отключения и автоматические выключатели однофазного источника питания G1.

Включите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1.

Активизируйте используемые мультиметры блока Р1.

Включите устройство защитного отключения и автоматические выключатели трехфазного источника питания G2.

Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 установите желаемое его выходное напряжение (первичное напряжение автотрансформатора), например, 230 В.

Поворачивая регулировочные рукоятки активной нагрузки А4 по часовой стрелке, увеличивайте ток I вторичной обмотки испытуемого однофазного автотрансформатора до тех пор пока показания амперметра не достигнут 0,5 А (НЕ БОЛЕЕ!) и заносите показания амперметра (ток I) и вольтметра (напряжение U) блока Р1 в таблицу 11.3.

Таблица 11.3

I, А
U, В

Установите регулировочные рукоятки активной нагрузки А4 в крайнее против часовой стрелки положение.

Установите регулировочную рукоятку автотрансформатора А20 в крайнее против часовой стрелки положение.

Отключите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1.

Отключите автоматические выключатели однофазного источника питания G1 и трехфазного источника питания G2.

Используя данные таблицы 11.3, постройте искомую внешнюю характеристику U=f(I) однофазного автотрансформатора, примерно приведенную на рис.11.5:

Рисунок 11.5 - Внешняя характеристика автотрансформатора

Контрольные вопросы

1) Вчем состоит конструктивное различие между трансформатором и автотрансформатором?

2) Объясните принцип передачи мощности из первичной цепи вовторичную у трансформатора и у автотрансформатора

3) Зависят ли достоинства автотрансформатора от коэффициента трансформации? 4) Почему при опыте к.з. ток в первичной обмотке достигает номинального значения при напряжении в несколько раз меньшем номинального?

5) Что такое внешняя характеристика автотрансформаторов? Как она зависит от вида нагрузки?

Практическая работа № 35

Последовательное и параллельное соединение проводников.

Сплошная ЭЦ. Группы соединений.

Цель работы: проверка на опыте особенностей последовательного и параллельного соединения резисторов.

Подготовка к работе:

1. Последовательное соединение резисторов – это такое соединение, при котором к концу одного резистора присоединяется начало второго и при этом образуется неразветвленная цепь или участок цепи, а падение напряжения пропорционально сопротивлениям:

(1)

Падение напряжение на всем участке цепи равно сумме падений напряжения на каждом резисторе:

(2)

Эквивалентное сопротивление участка цепи равно сумме сопротивлений отдельных резисторов:

(3)

Мощность резисторов определяется по формулам:

(4)

2. Параллельное соединение резисторов – это такое соединение, когда начала всех резисторов, соединены в один узел, а концы – в другой. Для параллельного соединения характерно одинаковое падение напряжения на каждом резисторе и на всем участке:

Сила тока в параллельных ветвях обратно пропорциональна сопротивлениям:

(5)

Сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил токов всех ветвей:

(6)

Эквивалентное сопротивление двух ветвей:

(7)

Эквивалентное сопротивление трёх ветвей:

(8)

Мощность, потребляемая резисторами при параллельном соединении, рассчитывается по формулам, аналогичным для последовательного соединения.

3. Электрическая энергия, выработанная источником, в потребителях переходит в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую, поэтому будет справедливо уравнение баланса мощностей:

(9)

где P₁, P₂, P₃ – мощности потребителей, а P – мощность источника.

(10)

Программа работы:

1. Собрать электрическую схему последовательного соединения резисторов

(рис.1)

Рис.1

Показание приборов записать в таблицу 1. При этом вольтметро м V₁ измерит ь падение

напряжений на отдельных сопротивлениях. Произвести расчеты и результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ вариа- нта	Результаты опыта							Результаты расчета
	I	U₁	U₂	U₃	U	R₁	R₂	R₃	*R_экв*	Р1	Р2	Р3	Р
	А	В	В	В	В	Ом	Ом	Ом	Ом	Вт	Вт	Вт	Вт
1	1,5	12	10	14
2	3,4	22	18	15
3	4,2	32	34	37
4	2,8	47	45	43
5	6,2	54	51	52
6	5,5	61	69	67
7	9,4	76	77	79
8	8,2	86	85	84
9	7,5	92	94	96
10	2,6	11	9	7
11	1,3	13	17	19
12	3,6	20	24	28
13	4,7	31	33	35
14	2,9	39	42	45
15	6,1	48	49	53
16	5,2	52	55	56
17	7,4	59	63	66
18	9,9	69	71	74
19	8,5	75	77	80
20	3,8	81	84	87
21	5,1	90	96	98
22	1,7	16	19	21
23	7,2	23	26	27
24	2,3	28	31	33
25	8,4	34	45	51
26	4,6	40	42	46
27	9,8	52	56	59
28	6,5	63	65	68
29	3,9	72	74	76
30	1,7	85	88	92

3. Собрать схему параллельного соединения резисторов (рис. 2) Рис.2

4.Показания приборов записать в таблицу 2.

Таблица 2.

№

вариа- нта

Результаты опыта

Результаты расчета

I₁

I₂

I₃

R₁

R₂

R₃

R_экв

Р1

Р2

Р3

Ом

Вт

0,3

0,7

0,9

1,2

1,5

1,8

2,1

2,4

2,7

4	84	3,3	3,7	3,9
5	76	4,5	4,8	5,1
6	72	5,3	5,6	5,9
7	65	6,2	6,5	6,7
8	60	7,1	7,4	7,7
9	59	8,3	8,6	8,9
10	51	9,4	9,7	9,9
11	12	0,2	0,4	0,1
12	23	1,1	1,4	1,3
13	34	2,2	2,5	2,7
14	45	3,4	3,6	3,5
15	56	4,8	4,5	4,3
16	67	5,1	5,2	5,4
17	78	6,6	6,7	6,4
18	89	7,2	7,3	7,8
19	91	8,1	8,4	8,8
20	100	9,3	9,5	9,7
21	48	0,4	0,6	0,8
22	43	1,3	1,7	1,9
23	39	2,3	2,6	2,8
24	37	3,1	3,5	3,7
25	26	4	4,4	4,6
26	21	5,4	5,8	6,1
27	19	6,1	6,3	6,6
28	16	7,5	7,8	8,2
29	13	8,5	8,9	9,3
30	11	9,2	9,5	9,8

Контрольные вопросы.

1. Сформулируйте 1 и 2 законы Кирхгофа.

2. Сформулируйте закон Ома для участка цепи и для полной цепи.

3. На каком из двух последовательно соединенных резисторов, разных по величине, будет большее падение напряжения?

4. По каким формулам определяется мощность, потребляемая резисторами? Практическая работа № 36

Основные и дополнительные средства индивидуальной защиты в установках до 1000 В.

Цель работы : Изучить защитные средства в электроустановках до 1000в

Электрозащитные средства предназначены для обеспечения электробезопасности и делятся на основные и дополнительные [7]. Изоляция основного электрозащитного средства длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановки и позволяет работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением. Дополнительное электрозащитное средство само по себе не может при данном напряжении обеспечить защиту от поражения электрическим током, но дополняет основное средство защиты, а также служит для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага.

К основным электрозащитным средствам в электроустановках напряжением до 1000 В относятся:

— изолирующие штанги;

— изолирующие и электроизмерительные клещи;

— указатели напряжения;

 диэлектрические перчатки;  изолированный инструмент.

К дополнительным электрозащитным средствам для работы в электроустановках напряжением до 1000 В относятся:

— диэлектрические галоши;

— диэлектрические ковры;

— изолирующие подставки и накладки;

— изолирующие колпаки.

Кроме перечисленных средств защиты в электроустановках применяются средства индивидуальной защиты (СИЗ) следующих классов: — средства защиты головы (каски защитные);

— средства защиты глаз и лица (очки и щитки защитные);

—средства защиты органов дыхания (противогазы и респираторы;

— средства защиты рук (рукавицы);

—средства защиты от падения с высоты (пояса предохранительные и канаты страховочные).

Средства защиты должны находиться в качестве инвентарных в помещениях электроустановок (распределительных устройствах, цехах электростанций, на трансформаторных подстанциях, в распределительных пунктах электросетей и т. п.) или входить в инвентарное имущество оперативно-выездных бригад, бригад эксплуатационного обслуживания, передвижных высоковольтных лабораторий т.п., а также выдаваться для индивидуального пользования.

Ответственность за своевременное обеспечение персонала и комплектование электроустановок испытанными средствами защиты в соответствии с нормами комплектования, организацию надлежащего хранения и создание необходимого запаса, своевременное производство периодических осмотров и испытаний, изъятие непригодных средств и за организацию их учета несут начальник цеха, службы, подстанции, участка сети, мастер участка, в ведении которого находятся электроустановки или рабочие места, а в целом по предприятию главный инженер или лицо, ответственное за электрохозяйство.

Клещи изолирующие предназначены для замены предохранителей в электроустановках до и выше 1000 В. При работе с клещами по замене предохранителей кроме диэлектрических перчаток следует применять защитные очки.

Для проверки наличия или отсутствия напряжения в электроустановках до 1000 В применяются указатели двух типов: двухполюсные, работающие при протекании активного тока, и однополюсные, работающие при емкостном токе.

Двухполюсные указатели предназначены для электроустановок переменного и постоянного тока, а однополюсные - для электроустановок переменного тока.

К изолированному инструменту относится слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками (ключи гаечные разводные, трещоточные, плоскогубцы, пассатижи, кусачки боковые и торцевые, отвертки, монтерские ножи нескладные и т.п.), применяемый для работы под напряжением в электроустановках до 1000 В в качестве основного электрозащитного средства.

Изоляция должна покрывать всю рукоятку и иметь длину не менее 100 мм до середины ограничительного упора. Упор должен иметь высоту не менее 10 мм, толщину - не менее 3 мм и не должен иметь острых кромок и граней. Высота упора ручек отвертки - не менее 5 мм.

Толщина многослойной изоляции не должна превышать 2 мм, однослойной - 1 мм. Изоляция стержней отверток не должна иметь упоров. Изоляция стержней отверток должна оканчиваться на расстоянии не более 10 мм от конца лезвия отвертки.

Изолирующими электрозащитными средствами следует пользоваться по их прямому назначению в электроустановках напряжением не выше того, на которое они рассчитаны (наибольшее допустимое напряжение).

Основные и дополнительные электрозащитные средства рассчитаны на применение в закрытых электроустановках, а в открытых электроустановках и на воздушных линиях электропередачи - только в сухую погоду. В изморось и при осадках пользоваться ими не допускается. На открытом воздухе в сырую погоду могут применяться только средства защиты специальной конструкции, предназначенные для работы в таких условиях

Перед каждым применением средств защиты персонал обязан проверить его исправность, отсутствие внешних повреждений, загрязнений, проверить по штампу срок годности. Пользоваться средствами защиты с истекшим сроком годности не допускается. Периодичность испытаний

Согласно требованиям стандартов, все средства защиты в электроустановках подлежат регулярной поверке, речь идет об испытаниях изоляции повышенным напряжением. Ниже представлена таблица, в которой указана периодичность испытаний для различных СИЗ.

Таблица 1. Регулярность эксплуатационных испытаний.

Наименование изделия Периодичность тестирования (в месяцах)

Различные виды изоляционных штанг 24

Штанги для измерений 12

Изоляционные и токоизмерительные клещи 24

УН, в том числе и высоковольтные 12

Электроизоляционные перчатки 6

Защитная обувь (боты) 36

Защитная обувь (галоши) 12

Проверка изоляции инструментов 12

Порядок пользования средствами защиты

Согласно действующим Правилам, СИЗ, как инвентарное имущество, должно храниться в предназначенных для этой цели помещениях и выдаваться выездным бригадам или в индивидуальное использование.

К эксплуатации допускаются только те средства защиты в электроустановках, что прошли испытания, о чем имеется соответствующая запись на штампе изделия.

Что касается норм распределения, то они зависят от внутренних распоряжений, где учитываются характерные условия в той или иной организации. Но при этом не допускаются нарушения требований норм ТБ и охраны труда. При распределении в обязательном порядке сохраняется информация о местах хранения. Для этой цели предусмотрены специальные перечни, зафиксированные подписью ответственного лица и печатью организации.

Если в процессе испытаний или при внешнем осмотре выявлены непригодные средства индивидуальной защиты, они подлежат списанию, с последующим изъятием из места хранения. Информация об этом должна быть отражена в книге учета защитных средств или оперативных документах, например, когда непригодность СИЗ обнаружена на выезде.

Электротехнический персонал, после получения «на руки» СИЗ, несет полную ответственность за соблюдения правил эксплуатации и должен уметь самостоятельно определять их текущее состояние, насколько это возможно в рабочих условиях. В данном случае речь идет о внешнем осмотре на предмет целостности.

Применение специального инструмента должно проводиться в соответствии с его назначением и согласно с допуском, установленным для параметров электрической сети постоянного или переменного тока.

Средства защиты в электроустановках, предназначенные для закрытых помещений допускается использовать на открытом пространстве, но только в том случае, если установилась сухая погода. При изморози, дожде или сильной влажности необходимо пользоваться специализированным инструментом, предназначенным для эксплуатации при таких погодных условиях. Отметка о соответствующих электрических испытаниях должна быть внесена в паспорт изделия.

Прежде, чем приступать к эксплуатации СИЗ электротехническому персоналу предписано производить проверку на отсутствие проколов в изоляции или других ее разрушений. В обязательном порядке проверяется допустимый срок эксплуатации и дата проведения последних испытаний. Эта информация содержится в штампе. Просроченные средства защиты применять использовать в процессе работы категорически запрещается!

Чтобы не подвергнуться воздействию напряжения прикосновения нельзя трогать в процессе эксплуатации рабочие поверхности СИЗ, а также изолирующие части за пределами ограничительного упора или кольца.

Нормативные документы по теме

1.Правила применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках ТКП 290-2010;

2.Приказ от 30 июня 2003 г. N 261 «Об утверждении инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках»; 3.Правила применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках, технические требования к ним РД 34.03.603.

4.Источник: https://www.asutpp.ru/sredstva-zaschity-v-elektroustanovkah.html

Практическая работа № 37

Вакуумные выключатели, принцип их работы и устройство. Возможные неисправности.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомление с принципами действия, конструкциями и характеристиками маломасляного и вакуумного выключателей .

НАЗНАЧЕНИЯ И КРАТКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

МАЛОМАСЛЯНОГО И ВАКУУМНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Выключатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Он является основным аппаратом в электрических установках, служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее КЗ.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток I_ном и номинальное напряжение U_ном.

Маломасляные выключатели. Трансформаторное масло у маломасляных выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.

Область применения маломасляных выключателей− закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10 20, 35, 110 и 220 кВ и открытые распределительные устройства 35, 110, 220 кВ.

В установках 110 и 220 кВ находят применение выключатели серии ВМТ (рис.

3.1, а).

Три полюса выключателя ВМТ-110 установлены на общем сварном основании 4, иуправляются пружинным приводом 1 типа ППрк – 1400 (на ток отключения 25 кА) и ППрк – 1800 (на ток отключения 31,5 и 40 кА). Полюс выключателя представляет собой маслонаполненную колонну, состоящую изопорного изолятора 2, дугогасительного устройства 3, электроподогревательных устройств

а) б)Рис. 3.1. Выключатель маломасляный ВМТ-110:

а) − общий вид: 1 − пружинный привод; 2 − опорный изолятор; 3 − дугогасительное устройство; 4 − основание выключателя; 5 − электроподогревательное устройство; б) − дугогасительный модуль: 1 − токоотвод; 2 − подвижный контакт; 3 − дугогасительная камера; 4 − полый фарфоровый изолятор; 5 − неподвижный контакт; 6 − колпак; 7 − буферный объем; 8 − указатель уровня масла

Дугогасительное устройство (модуль) состоит из токоотвода 1 (рис. 3.1, б ), связанного через токосъемные устройства с подвижным контактом 2, дугогасительной камеры 3встречно-поперечного дутья, неподвижного контакта 5. Все эти элементы расположены в полом фарфоровом изоляторе 4, заполненном трансформаторным маслом и закрытом сверху колпаком 6. Колпак снабжен манометром для контроля избыточного давления в дугогасительном устройстве, устройством для заполнения сжатым газом, выпускным автоматическим клапаном, указателем уровня масла 8. В процессе гашения дуги уровень масла поднимается, занимая частично буферный объем 7. Внутри опорного изолятора 2 (рис. 3.1, а)размещены изоляционные тяги, связывающие подвижный контакт с механизмом управления.

Маслонаполненные колонны герметизированы и находятся под избыточным давлением газа (азота или воздуха). Избыточное давление поддерживает высокую электрическую прочность межконтактного промежутка, повышает износостойкость контактов, обеспечивает надежное отключение как токов КЗ, так и емкостных токов ненагруженных линий электропередачи. Избыточное давление создается сжатым газом, который подается от баллонов или компрессора перед вводом выключателя в эксплуатацию и сохраняется без пополнения до очередной ревизии.

В мировой практике маломасляные выключатели изготовляются на напряжения до 420 кВ.

Достоинства маломасляных выключателей: небольшое количество масла; относительно малая масса; более удобный, чем у баковых выключателей, доступ к дугогасительным контактам; возможность создания серии выключателей на разные напряжения с применением унифицированных узлов, возможность отключения без перенапряжений.

Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.

Вакуумные выключатели. Гашение дуги переменного тока осуществляется в вакуумной дугогасительной камере (ВДК) при разведении контактов в глубоком вакууме (остаточное давление порядка 10^{-6 мм рт. ст}с), после чего происходит быстрое восстановление электрической прочности ВДК. Электрическая прочность вакуума составляет порядка 30 кВ/мм, что гарантирует отключение тока при расхождении контактов более 1 мм.

В выключателях применяется современная конструкция ВДК с аксиальным магнитным полем. Дуга в таком поле находится все время в диффузионном состоянии, что существенно уменьшает износ, который не превышает 1 мм после исчерпания коммутационного ресурса.

Выключатели ВВ/TEL состоят из трех полюсов, установленных на металлическом корпусе, в котором размещаются электромагнитные приводы каждого полюса с магнитной защелкой, удерживающей выключатель неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода.

Внешний вид выключателя ВВ/ТЕL - 10 - (12,5)20/1000 У2 представлен на рис.3.2.

Рис. 3.2. Внешний вид выключателя BB/TEL-(12,5)20/1000 У2 Основные узлы выключателей на ток до 1000 А размещаются в закрытом изоляционном корпусе круглого сечения, выполненном из механически прочного и дугостойкого материала, защищающего элементы полюса от механических повреждений и воздействий электрической дуги тока КЗ.

Выключатели на номинальный ток 1600 А конструктивно отличаются от выключателей на 630-1000 А устройством изоляционных корпусов, способом установки в них ВДК и способом крепления выключателей. Изоляционные корпусы прямоугольного сечения открыты снизу и сверху для вентиляции воздуха и охлаждения токоведущих частей. С передней и задней сторон к корпусам крепятся изоляционные листы толщиной 10 мм для придания им необходимой жесткости. Выключатели устанавливаются на вертикальное металлическое основание приводом вниз или вверх. Общий вид выключателя представлен на рис.3.3.

Рис. 3.3. Внешний вид выключателя BB/TEL-(20)25/1600 У2 Разрез полюса выключателя представлен на рис.3.4.

Рис.3.4. Разрез полюса выключателя BB/TEL-(12,5)20/1000 У2

1−неподвижный контакт ВДК, 2− вакуумная дугогасительная камера (ВДК),

3−подвижный контакт ВДК, 4−гибкий токосъем, 5−тяговый изолятор,

6−вспомогательные контакты, 7−кулачок, 8−вал, 9−отключающая пружина, 10−пружина поджатия, 11−катушка, 12−якорь, 13−кольцевой магнит, 14−втулка

якоря, 15−толкатель, 16−указатель вкл./откл. положения В состав полюса входят следующие основные элементы: ВДК 2 с неподвижным 1 и подвижным 3 контактами и сильфоном, гибкий токосъем 4, тяговый изолятор 5, токоведущие выводы и электромагнитный привод. Привод состоит из кольцевого электромагнита 13, якоря 12, катушки 11, пружин отключения 9 и дополнительного поджатия 10, тяги 15 устройства ручного отключения. Катушки электромагнита 11 включены в цепь управления параллельно и используются для включения и отключения выключателя.

Полюса механически связаны между собой промежуточным валом 8, на котором установлен кулачок для управления вспомогательными контактами, используемыми во внешних цепях (управления, сигнализации и др.).

Выключатели, предназначенные для частых коммутационных операций, содержат в своей конструкции усиленный привод и камеру ВДК, которые не влияют на габаритные и присоединительные размеры.

В отключенном положении подвижные части полюса удерживаются силой отключающей пружины 9 независимо от пространственного положения выключателя. Включение и отключение выключателя производится схемой управления (рис.3.5). Указатель положения 16 выключателя находится на валу 8. При подаче команды включения при замыкании кнопки SB1 подается напряжение положительной полярности на катушку 11 электромагнита (YA). Протекающий при этом ток создает магнитный поток в зазоре между якорем 12 и кольцевым магнитом 13, под действием которого якорь втягивается внутрь электромагнита и через тяговый изолятор 5, сжимая пружину отключения 9 и воздействуя на подвижный контакт 3, замыкает контакты ВДК.

Скорость замыкания контактов составляет около 1 м/с. Она является оптимальной для процесса включения и предупреждения дребезга контактов при включении. Замыкание подвижного контакта с неподвижным происходит в момент, когда между якорем и верхней крышкой электромагнита остается зазор 2 мм. Проходя это расстояние, якорь сжимает пружину поджатия 10 и создает необходимое контактное нажатие. После замыкания магнитной системы якорь встает на магнитную защелку и удерживается в этом положении неограниченно долго за счет остаточной индукции кольцевого электромагнита 13 без дополнительной токовой подпитки. В этот момент времени происходит размыкание вспомогательного контакта SF, и ток катушки привода коммутируется конденсатором отключения С (рис.3.5). Параметры конденсатора подобраны таким образом, что в момент перетекания тока он заряжается до напряжения источника. Общий ход якоря 8 мм, ход подвижного контакта 6 мм. Установленный на валу 8 постоянный магнит управляет при повороте вала 8 вспомогательными контактами 6.

Выключатели имеют по 12 вспомогательных контактов (6 замыкающих и 6 размыкающих) для использования их во внешних цепях управления и сигнализации, а также 1 вспомогательный размыкающий контакт, обеспечивающий нормальную и согласованную работу устройства управления и выключателя.

Запас по усилию удержания (сила, необходимая для отрыва якоря от верхней крышки электромагнита, приложенная вдоль оси привода), составляет 450-500 Н для одного полюса выключателя.

В случае обрыва цепи катушки электромагнита одного из полюсов выключатель не фиксируется во включенном положении и отключается, тем самым предупреждается работа выключателя в неполнофазном режиме.

В процессе включения якорь через кинематическую связь поворачивает вал 8 и установленный на нем кулачок 7, который управляет встроенными микропереключателями (электромеханические блокировки).

Источником электрической энергии для включения служат предварительно заряженные малогабаритные конденсаторы, устанавливаемые в блоке питания (БП).

Ручное включение выключателя не предусмотрено.

При замыкании кнопки SB2 подается команда отключения, и на катушку 11 электромагнита YA (рис.3.5) прикладывается напряжение противоположной полярности и определенной длительности. При этом электромагнит 13 частично размагничивается, и якорь 12 снимается с магнитной защелки. Под действием пружины отключения 9 и пружины дополнительного поджатия 10 якорь 12 разгоняется и наносит удар по тяговому изолятору 5, соединенному с подвижным контактом 3 вакуумной камеры. Ударное усилие, создаваемое якорем электромагнита, превышает 2000 Н, что позволяет отключать выключатель даже при наличии точечной сварки контактов, которая может иметь место при включении выключателя.

После удара подвижный контакт 3 приобретает высокую стартовую скорость, необходимую для успешного отключения тока КЗ, и под действием отключающей пружины совместно с другими подвижными частями занимает конечное отключенное положение.

Рис.3.5. Схема управления выключателем ВВ/ТЕL-10

Ручное отключение осуществляется путем воздействия на кнопку ручного отключения, которая через толкатель 15, шарнирно связанный с валом 8, воздействует через вал привода на якоря электромагнитов и разрывает магнитную систему. Кнопка ручного отключения, связанная с валом 8, может служить указателем положения выключателя.

Усилие на кнопке отключения при ударном воздействии составляет 200 - 250 Н. Наличие в схеме управления выключателями батареи малогабаритных конденсаторов позволяет осуществлять автономное включение на обесточенной подстанции с помощью двух стандартных элементов питания 9 В, подключая их к низковольтному входу БУ. Имеющийся в БУ или блоке питания преобразователь повышает напряжение питания до необходимого и заряжает в течение короткого времени (менее 1 мин) батарею конденсаторов, после чего выключатель готов к выполнению операции "В" или "ВО".

Автономное включение может также выполняться с помощью инвентарных переносных блоков автономного включения (БАВ).

Корпус привода выключателя заземляется при помощи медного неизолированного проводника сечением 4 мм², либо изолированного, сечением 2,5 мм².

Выключатели данной серии применяются для замены выключателей в ячейках КРУ, а также для вновь разрабатываемых ячеек.

Достоинства вакуумных выключателей: простота конструкции, высокая степень надежности, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплуатационные расходы.

Недостатки вакуумных выключателей: сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения, возможность коммутационных перенапряжений.

РЕГУЛИРОВКИ И ИСПЫТАНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

1. Регулировка одновременности включения всех фаз производится с помощью трех ламп. При замыкании контактов выключателя лампы, включенные последовательно с контактами выключателя, должны загораться (рис. 3.6). При этом ход стержня, соответствующий разновременности загорания ламп, должен быть не более 2^х ÷3^х мм.

При медленном включении выключателя и загорании одной из 3-х ламп на всех подвижных стержневых контактах выключателя наносятся риски на уровне колпачка проходного изолятора. При дальнейшей движении подвижных контактов наносятся риски на них после загорания соответствующих ламп. По нанесенным рискам определяют величину разновременности включения контактов и производят регулировку, ввертывая или вывертывая подвижный стержневой контакт в трубку, связанную с изоляционной тягой. Такую регулировку повторяют несколько раз до тех пор, пока расстояние между рисками на стержнях не станет меньше 2-3мм.

2. Регулировка входа подвижного стержневого контакта в неподвижный розеточный контакт производится следующим образом.

При медленном включении выключателя и загорании одной из 3-х ламп на подвижном стержневом контакте этой фазы наносится риска. На том же стержневом контакте наносится вторая риска, соответствующая включенному положению выключателя. После отключения выключателя измеряется расстояние между рисками, соответствующими ходу стержневого контакта в розеточном контакте выключателя, которое должно быть в пределах 40÷45 мм.

Аналогичная регулировка производится на всех 3-х фазах.

3. Регулировка запасного хода подвижных контактов необходима для исключения поломки изоляционных тяг в связи с движением по инерции подвижных частей выключателя при его включении электромагнитным приводом.

Регулировка производится следующим образом: подвижный стержневой контакт отсоединяют от изоляционной тяги и опускают его вниз до упора в основание розеточного контакта ("до дна"). В этом положении на подвижный стержневой контакт накосят риску. Измеряют расстояние, соответствующее запасному ходу подвижного контакта, которое должно быть 25-30 мм.

Регулировки по пунктам 2, 3 производятся ввертыванием стержневого подвижного контакта в трубку, связанную с изоляционной тягой или его вывертыванием, а если такая регулировка оказывается недостаточной, то производят регулировку крепления рычага привода на валу выключателя.

4. Измерение собственного времени отключения.

Отключение выключателяпроисходит после подачи напряжения на катушку 11 электромагнита (рис.3.4).

Собственным временем отключения выключателя называется промежуток времени от подачи напряжения на электромагнит отключения до начала расхождения контактов выключателя.

Измерение собственного времени отключения производится электросекундомером при включенном выключателе или с помощью осциллографа.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для каких целей служит масло в малообъемных масляных выключателях?

2. Влияет ли загрязнение масла на его электрические и дугогасящие свойства?

3. С какой целью производят регулировку одновременности включения всех фаз? 4. Что является изоляцией подвижного стержневого контакта выключателя от металлических деталей привода?

5. Для чего производится регулировка запасного хода подвижных стержневых контактов выключателя?

6. Что является изоляцией токоведущих частей маломасляного выключателя во включенном его положении по отношению к земле?

7. Что является изоляцией между контактами маломасляного выключателя?

8. Какой вакуумный выключатель не применяется для выкатного варианта исполнения?

9. В каком вакуумном выключателе один и тот же электромагнит осуществляет включение и отключение?

10. В каком вакуумном выключателе один и тот же электромагнит осуществляет включение и отключение?

Практическая работа № 38

Основные и дополнительные средства индивидуальной защиты в установках свыше 1000 В.

Цель работы : Изучить защитные средства в электроустановках свыше 1000в

Основные и дополнительные средства защиты при работах в электроустановках выше 1000в

К основным электрозащитным средствам в электроустановках напряжением выше 1000 В относятся:

• изолирующие штанги всех видов;

• изолирующие клещи;

• указатели напряжения;

• устройства и приспособления для обеспечения безопасности работ при измерениях и испытаниях в электроустановках

специальные средства защиты, устройства и приспособления для работ под напряжением 110 кВ и выше.

К дополнительным электрозащитным средствам для работы в электроустановках напряжением выше 1000 В относятся:

• диэлектрические перчатки и боты;

• диэлектрические ковры (от 500х500 мм, 6 мм) и изолирующие подставки;

• изолирующие колпаки и накладки;

• штанги для переноса и выравнивания потенциала;

• лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые. Кроме перечисленных средств защиты в электроустановках применяются также как и в электроустановках до 1000 В,следующие СИЗ: средства защиты головы (каски защитные); средства защиты глаз и лица (очки и щитки защитные); средства защиты органов дыхания (противогазы и респираторы); средства защиты рук (рукавицы); средства защиты от падения с высоты (пояса предохранительные и канаты страховочные);

одежда специальная защитная (комплекты для защиты от электрической дуги) Основные нормативные правовые документы по электробезопасности [1] ГОСТ 12.1.038 – 82 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. Переиздание (июнь 2001 г) с Изменением № 1, утвержденным в декабре 1987 г. (ИУС 4-88).

[2] Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 7ое издание. Общие правила. Утверждены приказом Минэнерго России от 08.07.02г.

№204.

[3] Правила технической эксплуатации электроустановок потребите лей (ПТЭ ЭП). Правила утверждены Минэнерго России приказом №6 от 13.01.03г.

[4] Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (с изменениями и дополне ниями). ПОТ РМ – 016-2001. РД -153-34.0-03.150-00.

[5] СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические требования к персональ- ным электронно-вычислительным машинам и организации работы (утвержденные Главным санитарным врачом РФ 30.05.2003 г.)

[6] ГОСТ Р 50571.3-94 (МЭК 364–4-41-92). Электроустановки зданий.

Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током.

[7] Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках. Инструкция утверждена при- казом Минэнерго России от 30.06.2003г. №261.

Практическая работа № 39 Повреждения разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, выключателей нагрузки

Цель работы : Изучить характерные повреждения электротехнического высоковольтного оборудования.

Разъединитель представляет собой коммутационный аппарат, используемый для включения и отключения электрических цепей в таких условиях, при которых на его контактах не возникает длинной открытой электрической дуги. В отключенном положении разъединителя на его контактах создается видимый разрыв.

Кроме того, разъединители наружной установки рассчитываются на возможность разрыва посредством их ножей зарядных токов воздушных и кабельных линий, а также токов холостого хода силовых трансформаторов и токов небольших нагрузок. Поэтому их контакты часто снабжаются дугогасительными рогами.

Отличительной чертой разъединителей, а также отделителей и короткозамыкателей в сравнении с выключателями является отсутствие дугогасительных устройств.

Основное назначение разъединителя заключается в изоляции отключенных частей электрической цепи с целью безопасного ремонта оборудования.

Разъединители строятся для внутренней и для наружной установки на всю шкалу токов и напряжений. Они могут выполняться как трехполюсными на общей раме (обычно при напряжениях до 35 кВ), так и однополюсными при более высоких напряжениях. Последнее обусловлено тем, что при напряжениях свыше 35 кВ требуемые расстояния между фазами достаточно велики и общая рама получается чрезвычайно громоздкой и тяжелой.

Основным элементом разъединителя являются его контакты. Они должны надежно работать при номинальном режиме, а также при перегрузках и сквозных токах короткого замыкания. В разъединителях применяют высокие контактные нажатия. При больших токах контакты выполняют из нескольких (до восьми) параллельных пластин. Применяют пластины прямоугольного, швеллерного и круглого сечения.

Разъединители могут иметь приводы: ручной - оперативную штангу, рычажной или штурвальный и двигательный - электрический, пневматический. Во избежание ошибочных действий, т.е. размыкания под током, что может привести к крупным авариям и несчастным случаям, разъединитель всегда блокируется с выключателем. Блокировка допускает оперирование разъединителем только при отключенном выключателе. По исполнению блокировка может быть механической, механической замковой, электромагнитной замковой.

Конструктивное различие между отдельными типами разъединителей состоит прежде всего в характере движения подвижного контакта (ножа). По этому признаку различают разъединители: вертикально-поворотного (врубного) и горизонтально-поворотного типов с вращением ножа в плоскости, параллельной или перпендикулярной осям поддерживающих изоляторов данного полюса;

с прямолинейным движением вдоль размыкаемого промежутка либо только ножа, либо ножа совместно с изолятором (катящегося типа);

со складывающимся ножом, со сложным движением (поворот и складывание) ножа и др.

Основные требования, предъявляемые к разъединителям:

1. Контактная система должна надежно пропускать номинальный ток сколь угодно длительное время и иметь необходимую динамическую и термическую стойкость.

Разъединитель и механизм его привода должны надежно удерживаться во включенном положении при протекании тока КЗ. В отключенном положении подвижный контакт должен быть надежно фиксирован.

3. Промежуток между разомкнутыми контактами должен иметь повышенную электрическую прочность.

4. Привод разъединителя целесообразно блокировать с выключателем.

11.2. Разъединители для внутренней установки

Для внутренней установки заводы выпускают однополюсные и трехполюсные разъединители вертикального рубящего типа (нож перемещается в плоскости, перпендикулярной основанию) на напряжения, как правило, не выше 20 ьсВ.

Обычно их устанавливают в вертикальном положении.

В большинстве из них применены линейные контакты, которые при относительно небольшой силе нажатия имеют меньшее сопротивление, чем плоские контакты. Токоведущие части выполняются из двух или более параллельных пластин. При токе КЗ электродинамическая сила стремится сблизить их друг с другом и этим еще сильнее прижимает подвижные контакты к стойкам неподвижного контакта, что исключает самопроизвольное размыкание контактов, опасное возможностью пожара в электроустановке.

Управление разъединителями осуществляется вручную с помощью ручных, электродвигательных или пневматических приводов.

Разъединитель серии РВО (Р - разъединитель, В - для внутренней установки, О - однополюсный) выпускается на токи до 600 А. Числа в наименовании означают напряжение (кВ) и ток (А).

Нож поворачивается на угол до 100 и в отключенном положении удерживается только собственным весом, рис. 11.1.

Угол поворота ножа фиксируется ограничителем. Для разъединителей этой же серии на 1000 А для уменьшения усилий выдергивания ножа введен промежуточный вал.

Рис. 11.1. Разъединитель однополюсный РВО-10/600

Трехполюсные разъединители серии РВ выпускаются на напряжение от 6 до 35 кВ и номинальный ток до 600 А, рис. 11.2. На рис. 11.3. показана в увеличенном масштабе его контактная система.

Подвижный контакт 1 выполнен в виде двух параллельных шин. При КЗ электродинамическая сила прижимает шины 1 к стойкам неподвижного контакта 2. При номинальном токе контактное нажатие создается пружинами 3, которые воздействуют на подвижный контакт через стальные пластины 4.

Магнитный поток, создаваемый проходящим по шинам током, замыкается вокруг них и через стальные пластины 4. В системе возникают электродинамические силы такого направления, чтобы возросла энергия магнитного поля. Пластины приближаются к шинам 1 и попадают в зону более сильного магнитного поля. Электромагнитная энергия при этом возрастает. Таким образом создается сила Р, притягивающая стальные пластины к шинам и увеличивающая контактное нажатие.

252

Рис. 11.2. Разъединитель типа РВ

Рис. 11.3. Контактная система разъединителя типа РВ Для управления разъединителями типа РВ применяются рычажные системы с ручным или моторным приводом.

Для дистанционного управления применяются электрические и пневматические приводы. В электрических приводах ось двигателя связывается с выходным рычагом привода через систему червячной передачи.

В пневматическом приводе отсутствуют громоздкие рычажные передачи и обеспечивается плавный ход контактов.

Разъединители для наружной установки

Разъединители для наружной установки должны иметь изоляцию, рассчитанную для работы в неблагоприятных атмосферных условиях (загрязнение, влага, снег), а также обладать повышенной механической прочностью, позволяющей производить операции с разъединителями при наличии гололеда на контактах. Разъединители на 10 кВ с вертикальным движением ножа выполняются без льдоломающих устройств.

Разъединители выше 10 кВ снабжены такими устройствами: у разъединителя серии РЛНЗ (Р - разъединитель, Л - линейный, Н - наружной установки, 3 - с заземляющими ножами) при отключении нож сначала поворачивается на 90°, а затем поднимается на требуемое расстояние; у разъединителя серии РОНЗ (О - однополюсный) льдоломающее устройство расположено в неподвижном контакте и выполнено в виде лопатки, которая может поворачиваться на 90° вокруг своей вертикальной оси.

Разъединители горизонтально-поворотного типа серии РЛНД (Д двухколонковый) устанавливаются на напряжения от 10 до 750 кВ, серии РНД - на напряжение 330-500 кВ. Включение и отключение полюса производятся либо вращением одного изолятора, на которых установлен нож разъединителя, либо одновременно вращением обоих изоляторов, связанных между собой тягами. Двухколонковые поворотные разъединители типа SGF с заземлителем выпускаются на напряжения 110, 150 и 220 кВ (г. Екатеринбург). На рис. 11.4 показан трехполюсный разъединитель при последовательном варианте установки полюсов с одним заземлителем.

На рис. 11.5 изображен трехполюсный разъединитель при параллельном варианте установки с двумя заземлителями.

Рис. 11.5. Параллельная установка трехполюсного разъединителя (основная конструкция)

На рис. 11.6. приведены наиболее важные части разъединителя. Основание разъединителя 2 состоит из сварной рамы из профильной стали (221), поворотных оснований (70), поперечной тяги (68). Поворотные основания - это закрытая конструкция, не требующая ухода при эксплуатации. Крепится на шпильках для регулировки. На изоляторах (201) установлены поворотные головки (284). Это тоже закрытая конструкция, не требующая ухода, вращается на 360 .

Токопроводы (5 и 6) - сварная алюминиевая конструкция. Контактные пальцы (66) выполняются из псевдосплава медь-хром-цирконий с покрытием серебром.

Непосредственно контакт (67) выполняется из меди с покрытием серебром.

Рис. 11.6. Основная конструкция разъединителя

Высоковольтные выводы (17) имеют плоскую присоединительную поверхность по ГОСТ 21242-75 с:

- 4 отверстиями для номинальных токов до 1600 А;

- 8 отверстиями для номинальных токов выше 1600 А. Приводной механизм (75) - моторный или ручной привод.

На рис. 11.7 представлены основные части заземлителя. Заземление (79) выполнено гибкой связью из меди, вал заземлителя (337) - из оцинкованной трубы, труба (23) - из алюминия.

Контактный палец (20) - также металлокерамика медь-хром-цирконий с покрытием серебром, а заземляемый контакт (18)- медь с покрытием серебром. Приводной механизм (77) - моторный или ручной привод.

Рис. 11.7. Основная конструкция заземлителя

Разъединители имеют независимые приводные механизмы для разъединителя и заземлителя.

При отключении или включении привод проходит через мертвую точку перед моментом достижения конечного положения. Это предотвращает самопроизвольное отключение или включение разъединителя или заземлителя:

- при коротких замыканиях;

- при внешних воздействиях (штормовой ветер или землетрясение). Рис. 11.8. поясняет работу разъединителя. Приводной механизм (75) передает движение через тягу (37) на вращающиеся основания (70).

Поперечная тяга (68) соединяет два поворотных основания каждого полюса. Следовательно, токопроводы обоих полюсов двигаются одновременно. Изоляторы (201) передают вращающий момент токопроводам 5 (контактная сторона) и 6 (пальцевая сторона). При переключении они поворачиваются на угол 90°.

При включении контакт (67) надежно обжимается между контактными пальцами (66). Это создает электрическую связь между токопроводами. Ток передается через розеточные контакты поворотных головок (284) к высоковольтным выводам

(17).

Посредством связующих тяг (15) движение ведущего полюса передается одновременно другим полюсам группы.

Рис. 1.9 поясняет работу заземлителя. Приводной механизм (77) передает движение через приводную тягу (71) на вал заземлителя (337). Нож заземлителя (23) поворачивается вверх (включение) или вниз (выключение). При включении контактные пальцы (20) скользят по заземленному контакту (18). В конечном положении «включено» они прижаты к упору.

Рис. 11.9. Заземлитель

Гибкие заземляющие связи (79) соединяют нож (23) со стальной заземленной рамой разъединителя.

Разъединитель и заземлитель блокируются по следующему принципу:

- разъединитель может быть включен, только когда заземлитель отключен; - заземлитель может быть включен, только когда разъединитель отключен.

Механические блокировки между разъединителем и заземлителем устанавливаются на заводе. Модернизация запрещается.

Блокировка разъединителей и выключателей

Отключение разъединителя при прохождении через него номинального тока ведет к тяжелой аварии, возможно поражение людей. Образующаяся дуга очень подвижна, быстро удлиняется, что ведет к перемыканию полюсов и возникновению КЗ. Во избежание таких последствий разъединители блокируются с выключателями с помощью механических, механических замковых и электромагнитных замковых блокировок.

В первом случае рычаг привода разъединителя оказывается свободным только при отключенном положении механизма выключателя. При такой блокировке очень трудно связать механизм выключателя со многими приводами разъединителей. В каждом отдельном случае приходится конструировать свой блокирующий механизм применительно к конструкции распредустройства. В силу этого подобная блокировка применяется редко.

При механической замковой блокировке на выключателе и связанном с ним разъединителе установлены специальные замки, которые могут быть открыты специальным ключом. Ключ находится в замке, установленном на выключателе.

Его можно вынуть из замка только при отключенном состоянии выключателя. Разъединитель может включаться и выключаться только в том случае, когда ключ находится в его замке. Операции с другими разъединителями при этом невозможны, так как отсутствует связь приводов выключателя и разъединителей. Более совершенна электромагнитная замковая блокировка, рис. 11.10. Для операции с разъединителем ключ в виде электромагнита (рис. 11.10.а) должен быть вставлен в замок (рис. 11.10.6). Концы катушки 2 электромагнита выведены на штыревые контакты 3. Если выключатель,

связанный с данным разъединителем, отключен, то через его размыкающие блок-контакты и гнезда 4 подается напряжение на катушку 2. При нажатии на кольцо 1 якорь 5 опускается и под действием электромагнитной силы сцепляется с запирающим плунжером 6. В результате деталь 8 привода разъеди- нителя будет освобождена, а штифты 7 войдут в паз А ключа, не допуская его снятия с замка. Для блокировки всех разъединителей достаточно одного клю-

Рис. 11.10. Электромагнитная блокировка с ключом

ча на все распределительное устройство.

Отделители и короткозамыкатели

Общие сведения

В настоящее время разработаны типовые схемы высоковольтных подстанций без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители.

Короткозамыкатель - это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети. Короткозамыкатели наружной установки с приводом ШПК (привод короткозамыкателя в шкафу) и трансформатором тока ТШЛ 0,5 (трансформатор тока шинный, с литой изоляцией, класс точности 0,5) предназначены для создания искусственного короткого замыкания (двухфазного у КЗ-35 или на землю у КЗ110, КЗ-220) при повреждениях в трансформаторе. Под воздействием защиты замыкание вызывает отключение выключателей, установленных на питающих концах линий.

Управление короткозамыкателем осуществляется приводом ШПК, причем включается короткозамыкатель автоматически под действием пружинного механизма при срабатывании привода от сигнала релейной защиты. При необходимости короткозамыкатель может быть включен также вручную. Отключается короткозамыкатель только при ручном оперировании.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5-1,0 с. Отделитель отсоединяет поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем.

Отделители представляют собой двухколонковый разъединитель с ножами заземления (ОДЗ); одним ОДЗ-1А, ОДЗ-1Б, двумя ОДЗ-2 или без них (ОД), управляемый приводом ШПО (привод отделителя в шкафу). До 110 кВ включительно три полюса отделителя соединяются в общий трехполюсный аппарат и управляются одним приводом ШПО.

Отделители на 220 кВ выполняются в виде трех отдельных полюсов, каждый из которых управляется самостоятельным приводом.

Отключение отделителя происходит автоматически под действием заведенных пружин при срабатывании блокирующего реле или отключающего электромагнита, освобождающих механизм свободного расцепления привода. Включение отделителя производится вручную.

11.11. Конструкции короткозамыкателей и разъединителей на рис. 11.12 показан короткозамыкатель на напряжение 35 кВ КЗ-35. В скобках приведены размеры для короткозамыкателя на 110 кВ.

Рис. 11.11 Короткозамыкатель КЗ-35

На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт - нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Основание 1 изолировано от земли. На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15-0,25 с.

Рис. 11.12 Отделитель ОД-220

В основу конструкции отделителя ОД-220 на напряжение 220 кВ положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости, рис. 2.2. Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заземлены. При подаче команды пружина освобождается и контакты расходятся за время 0,4-0,5 с.

12.3. Принцип действия отделителей и короткозамыкателей

В качестве примера применения короткозамыкателей и отделителей на рис. 2.3. приведена схема питания от одной линии двух трансформаторных группТ1иТ2.

220кВ

Рис. 12.3. Схема коммутации с отделителями и короткозамыкателями В схему кроме быстродействующих короткозамыкателей КЗ-1 и КЗ-2, введены отделители ОД-1 и ОД-2, которые при нормальном режиме работы замкнуты. Допустим вследствие ухудшения изоляции трансформатора Т1 внутри него возникают электрические разряды, которые приводят к разложению масла и выделению газа. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, приводят к срабатыванию газового реле. По сигналу этого реле включается короткозамыкатель и в цепи возникает искусственное короткое замыкание. Под действие тока КЗ срабатывает выключатель защиты В1 и оба трансформатора Т1 и Т2 обесточиваются. С помощью релейной защиты трансформатора Т1 отключается также выключатель В2, после чего с

некоторой выдержкой отключается отделитель ОД1. Затем, так как режим искусственного КЗ оказался отключенным, снова включается выключатель В1, то есть срабатывает АПВ (автоматическое повторное включение) этого выключателя. Если до аварии выключатель В4 был отключен, то после включения выключателя В1 он может быть включен, то есть сработает АВР (автоматический ввод резерва). При этом будет восстановлено питание потребителей на шинах 10 кВ первой трансформаторной группы. Эффективность такой схемы тем выше, чем больше номинальное напряжение сети. Указанный эффект достигается за счет отсутствия выключателей на стороне 35-220 кВ, а также аккумуляторных батарей и компрессорных установок.

Уменьшается площадь подстанции. Сокращаются сроки строительства.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какое основное назначение разъединителей.

2. Какая последовательность операций с разъединителями и выключателями должна быть соблюдена при отключении и включении цепи.

3. Какие требования предъявляются к разъединителям во включенном - отключенном состояниях.

4. Какие токи могут отключать разъединители.

5. С каким аппаратом обязательно блокируется разъединитель.

6. Где и для какой цели могут применяться короткозамыкатели и

отделители.

7. В каких случаях используют однополюсные и в каких двухполюсные короткозамыкатели.

8. Почему короткозамыкатель монтируется на изоляторах.

9. Каково нормальное положение в схеме короткозамыкателя и отделителя.

10.Как происходит автоматическое включение короткозамыкателя и отключение отделителя.

11.Каким образом происходит отключение трансформатора при нарушении изоляции его обмоток.

Практическая работа № 40

Соединение и оконцевание проводов и кабелей. Электрический контакт, его сопротивление. Прокладка проводов в пластиковых трубах. Прокладка проводов в стальных трубах.

Цель работы: Изучение способов и технологии соединения, ответвления и оконцевания проводов и кабелей при выполнении электромонтажных работ.

Программа работы

Изучение оборудования, инструмента и материалов, применяемых для соединения, ответвления и оконцевания проводов и кабелей.

Изучение способов соединения, ответвления и оконцевания проводов и кабелей.

Изучение технологии пайки и опрессовки при монтаже.

Краткие теоретические сведения

При выполнении электромонтажных работ для соединения и ответвления проводов и кабелей применяют сварку, пайку и опрессовку.

Пайка представляет собой процесс соединения двух металлов, находящихся в твердом состоянии, посредством расплавленного припоя с более низкой температурой плавления, чем основной металл. Способы соединения и ответвления пайкой одинаковы для медных и алюминиевых жил проводов и кабелей, но технологии пайки для них различны.

Оконцевание - это оформление конца токопроводящей жилы для включения в электрическую цепь.

Опрессовка – это способ соединения токопроводящих жил проводов и кабелей с помощью гильз или оконцевания жил проводов и кабелей с помощью наконечников. При опрессовке жилу провода или кабеля вводят в трубчатую часть наконечника или специальную гильзу и сжимают матрицей и пуансоном. При этом контактное давление, создаваемое между гильзой и жилой, обеспечивает надежное электрическое соединение.

Соединение и ответвление алюминиевых жил пайкой

Материалы и инструмент, применяемые при пайке.

Пайка алюминиевых жил является более трудоемким технологическим процессом по сравнению с пайкой медных жил из-за образования на поверхности алюминия прочной окисной пленки. Удаление пленки производят непосредственно во время пайки механическим способом. На разогретую поверхность металла сплавляют припой, который растирают специальной кисточкой или палочкой припоя. Окисная пленка при этом счищается под слоем припоя, а последний прочно соединяется с поверхностью металла. При пайке алюминиевых жил применяют специальные припои: А, ЦО – 12, ЦА – 15.

Пайку жил проводов и кабелей площадью сечения 2.5…10 мм²производят паяльником, для больших сечений используют газовую горелку или паяльную лампу.

3.1.2 Способы соединения и ответвления алюминиевых жил пайкой /2/.

Соединение и ответвление жил пропаянной скруткой

Последовательность технологических операций при монтаже:

- удаление изоляции с концов жил (нож монтерский или клещи – автомат для удаления изоляции);

- зачистка до металлического блеска;

- соединение скруткой с желобком;

- нагрев места пайки до температуры плавления припоя;

- облуживание места пайки (в пламя газовой горелки или паяльной лампы вводят палочку припоя и натирают им желобок и место скрутки с обеих сторон);

- изоляция места пайки.

Соединение и ответвление жил сплавлением припоя

Этим способом жилы соединяют после их предварительной установки в специальных формах или соединительных гильзах. Формы применяют только при соединении и ответвлении алюминиевых жил; их выполняют из кровельной стали неразъемными или разъемными из более толстой стали – для многократного применения. Гильзы используют при соединении и ответвлении как медных, так и алюминиевых жил, применяя стандартные соединительные и ответвительные медные луженые гильзы.

Последовательность технологических операций при монтаже:

 удаление изоляции с концов жил;

- ослабление повива проволок в жиле;

• разделка концов жил;

• обезжиривание растворителем - например, ветошью, смоченной в бензине;

• зачистка до металлического блеска;

• наложение нескольких витков асбестового шнура на срезы изоляции;

• установка защитных экранов для защиты изоляции от пламени горелки или лампы;

- облуживание концов жил (в пламя газовой горелки или паяльной лампы вводят палочку припоя и натирают ступенчатую поверхность концов жил и торцы проволок, припой втирают стальной щеткой для удаления окисной пленки);

• подготовка внутренней поверхности формы (покрыть мелом);

• установка концов жил в форме так, чтобы их концы заходили друг за друга на 5…6 мм;

• уплотнение мест выхода из формы асбестовым шнуром для предотвращения вытекания припоя;

• крепление формы на жилах специальными замками или проволочными бандажами из стальной проволоки;

• нагрев формы до температуры плавления припоя, начиная со средней части дна и по всей поверхности;

• сплавление палочки припоя в литниковое отверстие до полного заполнения формы;

• перемешивание расплавленного припоя специальным стальным крючком для удаления шлаков;

• уплотнение припоя легким постукиванием по форме;

• снятие экранов и формы после остывания припоя;

• удаление излишков припоя;

• покрытие места пайки изоляционным лаком;  изоляция соединения.

Примечание: При застывании припоя необходимо соблюдать особую осторожность, не допуская каких – либо сотрясений формы, так как в интервале температур от точки плавления до 250…300 ^ОС металл всех припоев алюминия обладает повышенной хрупкостью.

При соединении и ответвлении алюминиевых жил в медных гильзах концы жил обрезают ножовкой под углом 55⁰, используя специальный шаблон, и облуживают сначала припоем для пайки алюминия, а затем припоем для пайки меди. Пайка выполняется по технологии, аналогичной соединению в формах, но с использованием флюса (канифоль или ее раствор в спирте) и припоя ПОС – 40. Излишки припоя осторожно удаляют, протирая неостывшее соединение ветошью; гильза с соединения не удаляется.

Соединение и ответвление жил поливом расплавленного припоя.

Выполняют только в стальных разъемных формах. Производят разделку концов жил. Предварительного облуживания жил, а также установки защитных экранов и охладителей не требуется. Установка и уплотнение форм выполняются аналогично. Для стекания излишков припоя под формой устанавливают лоток. Под его конец несколько в стороне от места пайки устанавливают тигель с предварительно нагретым до температуры 660…700 ^ОС припоем. Припой набирают паяльной ложкой из тигля и заливают в литниковое отверстие формы до тех пор, не произойдет расплавление концов жил, которые прощупывают стальной проволокой. Длительность пайки поливом не должна превышать 1…1,5 минут.

Соединение и ответвление медных жил пайкой Материалы и инструмент, применяемые при пайке.

Токопроводящие жилы проводов и кабелей паяют мягкими оловянно-свинцовыми припоями (таблица 3.1) с применением флюсов.

Оловянно-свинцовые припои легкоплавки, но имеют малую механическую прочность (предел прочности при растяжении не превышает 50…70 Н/мм². Таблица 3.1 Характеристика припоев для пайки медных жил

Марка оловянно- свинцового припоя		Масса составных частей^*				Температура плавления, ⁰С
	Олово	Сурьма	Примесей не более
			медь	висмут	мышьяк
ПОС-30 ПОС-40 ПОС-50 ПОС-60	29…31 39…41 49…51 60…62	1,5…2 1,5…2 0,2…0,5 0,2…0,5	0,1 0,1 0,08 0,08	0,2 0,2 0,1 0,1	0,05 0,05 0,03 0,03	250 229 216 189

^*Остальная масса – свинец.

При пайке медных токопроводящих жил используются бескислотные флюсы на основе органических соединений. Обычно применяют канифоль, стеарин, паяльную мазь (паяльный жир). Эти флюсы хорошо растворяют окислы меди и слабо реагируют с металлом. Поэтому после пайки остатки флюса удалять не обязательно. При пайке проводов с малой площадью сечения удобно пользоваться трубками припоя внешним диаметром примерно 3 мм, заполненными канифолью или спиртовым раствором канифоли, который при пайке наносят на нагретую поверхность металла.

При монтаже электрических соединений запрещается применять кислотные флюсы на основе хлористого цинка, хлористого аммония (нашатыря) и др. неорганических соединений, активных к металлу.

Провода площадью сечения до 10 мм² паяют обычно с помощью паяльника, а при большей площади сечения – паяльной лампы или пропан - бутановой горелки с насадкой.

3.2.2 Способы соединения и ответвления медных жил пайкой аналогичны рассмотренным в п. 3.1.2./2, 8/.

Соединение и ответвление медных жил пропаянной скруткой Пайку медных жил по этой технологии можно выполнять паяльником.

Последовательность технологических операций при монтаже:

- удаление изоляции с концов жил (нож монтерский или клещи – автомат для удаления изоляции);

- зачистка концов жил до металлического блеска;

- соединение скруткой;

- нагрев места пайки до температуры плавления припоя;

- нанесение флюса (канифоли);

- облуживание места пайки (в пламя газовой горелки или паяльной лампы вводят палочку припоя и натирают желобок и место скрутки с обеих сторон); - изоляция места пайки.

Жилы проводов площадью сечения от 1 до 10 мм² перед пайкой соединяют скруткой или бандажом. Место соединения нагревают, наносят канифоль, а после ее расплавления – припой, который растирают горячим паяльником по поверхности металла до полной его смачиваемости (облуживания).

2 выполняют пайкой способом

Соединение жил площадью сечений 4…240 мм полива в медных гильзах типа ГМ.

Так же выполняют и ответвление жил площадью сечений 16…240 мм² в разъемных ответвительных гильзах типа ГОР или неразъемных типа ГОН. Перед пайкой подбирают гильзу, стальным ершом зачищают ее внутреннюю поверхность до металлического блеска и покрывают канифолью. С концов соединяемых жил снимают изоляцию на расстоянии, равном длине отпаечной горловины плюс 10 мм. Тканью, смоченной в бензине, снимают маслоканифольный состав и стеклянной или наждачной бумагой зачищают жилу до металлического блеска.

Гильзу располагают горизонтально литниковым отверстием вверх и вводят в нее концы жил. Последние должны соприкасаться в середине гильзы. На жилы между изоляцией и торцами гильзы подматывают шнуровой асбест во избежание вытекания припоя.

Оконцевание медных и алюминиевых жил

Оконцевание однопроволочных медных жил 1… 2,5 мм или многопроволочных до 1,5 мм выполняют кольцом или штырем, в зависимости от конструкции зажимов.

Последовательность технологических операций при монтаже:

• удаление изоляции на длине 10…15 мм для штыря и на длине 30…35 мм для кольца;

• зачистка жилы до металлического блеска;

• уплотнение повива проволочек в жиле;

• сворачивание жилы в кольцо круглогубцами в соответствии с диаметром винта;

• закрепление вокруг жилы;

• покрытие кольца или штыря флюсом;

• погружение в расплавленный припой на 1…2 секунды или облуживание паяльником;

• изоляция липкой лентой оголенной части жилы с перекрытием на 5…10 мм основной изоляции.

3.3.2 Оконцевание многопроволочных медных и алюминиевых жил площадью сечений 1,5…240 мм² выполняют кабельными наконечниками способом опрессовки (таблица 3.2).

Наконечник подбирают по площади сечения жилы, внутреннюю цилиндрическую часть ее зачищают стальным ершом до металлического блеска и покрывают канифолью. С конца провода на длину цилиндрической части наконечника плюс 10 мм снимают изоляцию, обезжиривают тканью, смоченной в бензине, зачищают до металлического блеска, покрывают канифолью и облуживают. На жилу надевают наконечник, подматывают под его торец 1…3 слоя асбестового шнура для предотвращения вытекания припоя. Жилу и наконечник при площади сечения провода до 10 мм² разогревают паяльником, а при большей – паяльной лампой или пропан-бутановой горелкой до температуры плавления припоя. Припой сплавляют в гильзу. При этом следят, чтобы он проникал между проволочками жилы. Тканью, смоченной паяльной мазью, разглаживают подтеки припоя по поверхности наконечника. После остывания наконечника снимают подмотку асбеста и изолируют оконцевание /8/.

Таблица 3.2 Примеры выполнения оконцевания жил проводов и кабелей кабельными наконечниками способом опрессовки

Поясняющие рисунки

Комментарии

Оконцевание алюминиевых жил

Оконцевание алюминиевых жил:

I - трубчатыми алюминиевыми наконечниками

типов А и ТА;

II - трубчатыми медно-алюминиевыми наконечниками типов МА и ТАМ - для присоединения к медным зажимам электрических аппаратов и машин;

III - штифтовыми медно-алюминиевыми кабельными наконечниками типа ШП - для присоединения к аппаратам с медными гнездовыми выводами;

Применяют как лучший способ оконцевания алюминиевых многопроволочных жил сечением 16…240 мм²проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 35 кВ.

Оконцевание медных многопроволочных жил

Оконцевание медных многопроволочных жил кольцевыми кабельными наконечниками (пистонами) типов П и КОМ с помощью прессклещей ПК-ЗУ1, в комплект которых входят специальные пуансоны и матрицы.

Применяют как лучший способ оконцевания медных многопроволочных жил сечением 1,5—2,5 мм² проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 1 кВ.

Оконцевание медных жил

Оконцевание медных жил трубчатыми кабельными наконечниками типа МТ с помощью механизмов и пресс-клещей.

Применяют как лучший способ оконцевания медных жил сечением 4…70 мм² проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 35 кВ.

3.4 Соединение и ответвление медных и алюминиевых жил опрессовкой Соединение и ответвление проводов с медными многопроволочными жилами площадью сечений 1… 2,5 мм методом опрессовки включает следующие операции:

С концов проводов на длину 20…25 мм удаляют изоляцию, зачищают жилу наждачной или стеклянной бумагой, складывают концами вместе, обертывают двумя-тремя слоями фольги (медной или бронзовой ленты толщиной 0,2 и шириной 18…20 мм) и обжимают один раз клещами ПК-2м с гребенчатым пуансоном и матрицей. Соединение должно быть плотным и без трещин фольги.

Порядок выполнения работы

4.1 Выполнить соединение и ответвление медных однопроволочных одножильных проводов пайкой методом скрутки.

4.2 Выполнить соединение и ответвление медных многопроволочных одножильных проводов методом скрутки и пайки.

4.3 Выполнить оконцевание медной однопроволочной жилы диаметром до 2,5 мм или многопроволочной жилы диаметром до 1,5 мм следующими способами: - кольцом с диаметром под винт М5; - штырем.

4.4 Выполнить оконцевание многопроволочной медной жилы с помощью штампованных наконечников.

4.5 Изучить конструкцию и принцип работы оборудования (пресс-клещи ПК-2м с набором сменного инструмента), применяемого для опрессовки медных и алюминиевых жил.

4.6 Выполнить опрессовку многопроволочных медных жил, используя прессклещи ПК-2м с гребенчатым пуансоном и матрицей с помощью медной или латунной фольги. 4.6 Оформить отчёт согласно требованиям /13/.

Контрольные вопросы

1 Перечислить способы, применяемые для соединения и ответвления жил проводов и кабелей при электромонтажных работах.

2 Привести отличия в технологии пайки для медных и алюминиевых жил проводов и кабелей. Чем обусловлены эти отличия?

3 Привести последовательность технологических операций при пайке алюминиевых жил проводов и кабелей.

4 Привести последовательность технологических операций при пайке медных жил проводов и кабелей.

5 Для чего применяют флюсы при пайке медных жил? Почему рекомендуется использование бескислотных флюсов?

6 Что такое оконцевание жил проводов и кабелей?

7 Перечислить способы оконцевания жил проводов и кабелей при электромонтажных работах.

8 Перечислить достоинства и недостатки соединения, ответвления и оконцевания жил проводов и кабелей методом опрессовки.

9 Как осуществляется контроль качества соединений, полученных методом опрессовки? 10 Какое оборудование и инструмент применяют при опрессовке?

Практическая работа № 41

Соединение и оконцевание проводов и кабелей. Электрический контакт, его сопротивление. Прокладка проводов в пластиковых трубах. Прокладка проводов в стальных трубах. Цель работы : Изучить приемы прокладки проводов в пластиковых и стальных трубах.

Область применения. Открытые и скрытые электропроводки в трубах требуют затраты дефицитных материалов и трудоемки в монтаже. Поэтому их применяют в основном при необходимости защиты проводов от механических повреждений или защиты изоляции и жил проводов от разрушения при воздействии агрессивных сред.

Экономия материально-технических ресурсов и в первую очередь металлопроката является постоянной важнейшей задачей научно-исследовательских, проектных и строительно-монтажных организаций. Одним из основных направлений в решении этой задачи является применение полимерных труб (винипластовых, полиэтиленовых и др.) вместо стальных для прокладки электропроводок и кабельных сетей. Требование о всемерном ограничении применения стальных труб включено в [2], где сказано, что стальные трубы допускается применять для электропроводок только в специально обоснованных в проекте случаях в соответствии с требованиями нормативных документов, утвержденных в порядке, установленном [1]. Применение полимерных труб для электропроводок повышает их надежность работы в условиях агрессивных сред, уменьшает вероятность замыкания электрических сетей на землю, снижает трудовые затраты по сравнению с трудовыми затратами при монтаже электропроводок в стальных трубах за счет исключения операции окраски, нарезания резьбы, обеспечивает упрощение и облегчение заготовок элементов труб в МЭЗ и непосредственно в монтажной зоне.

В то же время широкое внедрение полимерных труб вместо стальных до сего времени сдерживается из-за ограниченных масштабов производства полимерных труб необходимых типоразмеров, специальных крепежных изделий, монтажного инструмента и приспособлений.

Выбор труб. Размеры труб, применяемых для электропроводок, приведены для полимерных труб в табл. 11.2, для стальных — в табл. 11.3, 11.4 и 11.5.

Винипластовые трубы применяют для открытой и скрытой прокладки по несгораемым и трудносгораемым основаниям в помещениях и снаружи, а также для скрытой прокладки по сгораемым основаниям по слою асбеста не менее 3 мм или по намету штукатурки толщиной не менее 5 мм, выступающих с каждой стороны трубы не менее чем на 5 мм, с последующим заштукатуриванием трубы слоем не менее 10 мм. Полиэтиленовые и полипропиленовые трубы применяют только для скрытой прокладки по несгораемым основаниям, в подливках полов и фундаментах под оборудование. Винипластовые, полиэтиленовые и полипропиленовые трубы не применяют во взрывоопасных зонах, а также в случаях, в которых регламентировано применение стальных труб.

Монтаж труб для электропроводок. Полимерные трубы.

При монтаже неметаллических труб необходимо выполнять следующие требования [2].

Прокладку неметаллических (пластмассовых) труб для затяжки в них проводов и кабелей необходимо производить в соответствии с рабочими чертежами при температуре воздуха не ниже минус 20 и не выше плюс 20 ^СС.

В фундаментах пластмассовые трубы (как правило, полиэтиленовые) должны быть уложены только на горизонтально утрамбованный грунт или слой бетона. В фундаментах глубиной до 2 м допускается прокладка поливинилхлоридных труб. При этом должны быть приняты меры против механических повреждений их при бетонировании и обратной засыпке грунта.

Крепление прокладываемых открыто неметаллических труб должно допускать их свободное перемещение (подвижное крепление) при линейном расширении или сжатии от изменения температуры окружающей среды. Расстояния между точками установки подвижных креплений при горизонтальной и вертикальной прокладке должны быть для труб наружным диаметром 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75 и 90 мм соответственно 1000, 1100, 1400, 1600, 1700, 2000, 2300 и 2500 мм.

Толщина бетонного раствора над трубами (одиночными и блоками) при их замоноличивании в подготовках полов должна быть не менее 20 мм. В местах пересечения трубных трасс защитный слой бетонного раствора между трубами не требуется. При этом глубина заложения верхнего ряда должна удовлетворять приведенному выше требованию. Если при пересечении труб невозможно обеспечить необходимую глубину заложения труб, следует предусмотреть их защиту от механических повреждений путем установки металлических гильз, кожухов или иных средств в соответствии с указаниями в рабочих чертежах.

Выполнение защиты от механических повреждений в местах пересечения проложенных в полу электропроводок в пластмассовых трубах с трассами внутрицехового транспорта при слое бетона 100 мм и более не требуется. Выход пластмассовых труб из фундаментов, подливок полов и других строительных конструкций должен быть выполнен отрезками или коленами поливинилхлоридных труб, а при возможности механических повреждений - отрезками из тонкостенных стальных труб (см. рис. 57 и 59).

Соединение пластмассовых труб должно быть выполнено: полиэтиленовых — плотной посадкой с помощью муфт, горячей обсадкой в раструб, муфтами из термоусаживаемых материалов, сваркой; поливинилхлоридных — плотной посадкой в раструб или с помощью муфт. Допускается соединение склеиванием.

Монтаж полиэтиленовых труб. При заготовке полиэтиленовых труб для электропроводок производят работы по резке труб и снятию фасок, гнутью и соединению труб, комплектованию и маркировке заготовок. Полиэтиленовые трубы режут на маятниковых дисковых пилах с применением круглых плоских пил без развода зубьев с уменьшающейся к центру диска толщиной.

При небольших объемах работ по заготовке труб легкого типа резку труб производят ручными ножницами или ножом. Снятие фасок под углом 45° производят конусными фрезами или райберами. Изгибание полиэтиленовых труб выполняют на специальных устройствах, состоящих из бака, заполненного водой, и смонтированных в нем съемного поворотного сектора и прижимного ролика с полукруглыми ручьями по размерам, соответствующим наружному диаметру изгибаемой трубы. Нагретая в месте изгиба до размягчения труба вставляется в находящийся над водой хомут поворотного сектора, который поворачивается на требуемый угол, фиксируемый по шкале. При повороте сектора труба погружается в воду и охлаждается.

Изгибание предварительно подогретых до размягчения труб можно производить также на гибочном приспособлении, смонтированном на разметочном столе (рис. 60) или на ручном трубогибе, у которого сектор и прижимной ролик отливают из алюминия или изготовляют из твердых пород дерева. Трубы из полиэтилена низкой плотности небольших диаметров при радиусе изгиба, равном шести и более наружным диаметрам труб, могут изгибаться без предварительного разогрева.

Рис. 60. Изгибание пластмассовых труб на гибочном приспособлении, смонтированном на разметочном столе.

При работе на приспособлении во избежание смятия труб внутрь их вводят отрезок металлорукава, спиральную проволоку или шланг из термостойкой резины диаметром, на 1—2 мм меньшим внутреннего диаметра трубы. В обоих случаях место изгиба труб по окончании гнутья охлаждают струей воды. Полиэтиленовые трубы изгибают на 20—25° более заданного угла, так как вследствие упругости трубы после гнутья несколько выпрямляются.

Нагрев труб производят в нагревательных газовых или индукционных печах или шкафах. Трубы из полиэтилена низкой плотности нагревают до 100 °С, а высокой плотности— до 120—130 °С. Продолжительность нагрева труб в печах составляет 1,5—3 мин в зависимости от диаметра и толщины стенки труб. Полиэтиленовые трубы высокой плотности разогревают также, погружая их на 0,5— 1,5 мин в нагретые до 120 — 130 °С глицерин или гликоль, а трубы низкой плотности —в кипящую воду. Для плавного изменения температуры жидкости в глицерин добавляют 20—25 % воды.

Для соединения труб применяют полиэтиленовые муфты, а также муфты с раструбом и угловые соединительные элементы (рис. 61).

Рис. 61. Детали для соединения полиэтиленовых труб:

А – муфта; б – муфта с раструбами; в – угловой соединительный элемент.

При безмуфтовом соединении полиэтиленовых труб между собой и для подсоединения их к коробкам и патрубкам на концах труб выпрессовывают раструбы. Выпрессовку раструбов выполняют на оправке или на специальном приспособлении (рис. 62). В обоих случаях концы труб предварительно нагревают, как указано выше, а выпрессованный раструб охлаждают водой, после чего снимают с оправки.

Таким же способом выпрессовывают раструбы на отрезках труб для получения соединительных муфт по рис. 63. Длину части раструба, в которую вдвигается труба, принимают равной наружному диаметру трубы.

Для получения сварного соединения полиэтиленовых труб применяют специальный нагревательный инструмент с электрическим или газовым подогревом головки, на которой оплавляют свариваемые элементы.

Оптимальной температурой нагрева головки инструмента считают 220—250 °С для полиэтилена высокой плотности и 280—320 °С — низкой плотности. Температура головки регулируется при помощи автоматического регулятора или лабораторного автотрансформатора. Измерение температуры осуществляется с помощью термопары.

Рис. 62. Образование раструба на конце пластмассовой трубы на приспособлении

ВНИИПЭМ:

а – подготовка к образованию раструба; б – образование раструба; в – обратный ход штока с дорном; 1 – нагретая труба; 2 – разъемная матрица; 3 – сменный пуансон; 4 – шток; 5 – рукоятка.

Процесс сварки полиэтиленовых труб сводится к следующему. На предварительно нагретый до необходимой температуры дорн 2 насаживают свариваемую муфту или раструб, а конец свариваемой трубы вставляют в гильзу (рис. 63, а). По оплавлении свариваемые детали снимают с инструмента и немедленно соединяют друг с другом (рис. 63, б и в). Сваренное соединение оставляют неподвижным до полного охлаждения. Продолжительность оплавления деталей составляет 3-15 с и устанавливается на опытной сварке, при этом трубы не должны прогреваться на всю толщину стенки во избежание потери формы.

Рис. 63. Соединение сваркой полиэтиленовой муфты с трубой:

а - положение муфты и трубы перед нагревом; б - положение муфты и трубы при нагреве; в - сваренное соединение; 1 - муфта; 2 - нагревательный элемент; 3 – труба.

Применяют также способ соединения труб путем горячей обсадки раструбов; при этом соединяемая труба плотно вставляется в раструб до упора, затем раструб разогревается теплым воздухом до 100-120 °С. При охлаждении полиэтилен раструба стремится возвратиться к первоначальной форме и плотно обжимает трубу. Если не требуются большая механическая прочность и герметичность, соединение полиэтиленовых труб может выполняться при помощи полиэтиленовых или резиновых патрубков, в которые с плотной посадкой вводят концы соединяемых труб.

Для электропроводок в полиэтиленовых трубах применяют пластмассовые коробки, но можно применять и металлические. Соединение труб с коробками выполняют путем плотной насадки концов труб на патрубки при помощи муфт и специально изготовленных втулок (рис. 64, а, б, в). Монтажным управлением № 86 треста Спецэлектромонтаж разработан безметизный способ соединения металлических протяжных коробок с полимерными трубами методом горячей формовки (рис. 64, г). Этот способ обеспечивает уплотненное соединение труб с коробками в условиях МЭЗ без применения патрубков и втулок. Для получения такого соединения на предварительно нагретом конце полимерной трубы при помощи специальной текстолитовой оправки со стальным ограничительным кольцом в два приема выполняют два гофра — один с внешней, другой с внутренней стороны стенки коробки с плотным обжатием. При этом благодаря свойствам термопластической деформации полимерных материалов обеспечивается необходимая плотность соединения. Этим методом в МЭЗ изготовляют протяжные коробки с отрезками полимерных труб длиной 100 мм с раструбами на концах и в комплекте с прямыми и угловыми элементами труб поставляют на монтаж.

Полиэтиленовые трубы, детали и заготовки хранят на горизонтальных стеллажах в закрытых помещениях в удалении не менее 1 м от нагревательных приборов. На месте монтажа полиэтиленовые трубы прокладывают при температуре от —20 до +20°С. Трубы при прокладке следует защищать от попадания расплавленного металла при сварке.

Рис. 64.

При монтаже сначала закрепляют коробки, а затем укладывают трубы.

При укладке в борозды трубы крепят алебастровым раствором через 0,7—0,8 м. При укладке в стенах нескольких труб их предварительно крепят деревянными рейками или проволокой. Для сохранения расстояний между трубами закладывают деревянные рейки. При бетонировании полов и фундаментов с заложенными в них трубами следует следить за сохранностью труб и их соединений. Концы труб закрывают заглушками, а коробки — крышками. По окончании штукатурных и бетонных работ крышки с коробок снимают для облегчения испарения накопившегося конденсата.

Монтаж полипропиленовых труб. Обработку и монтаж полипропиленовых труб производят так же, как и полиэтиленовых труб, за исключением следующего.

Хранение и обработку полипропиленовых труб производят при положительной температуре. Нагревание труб при изгибании в глицерине или гликоле производят при температуре 150—160 °С, а в электрических и газовых печах — при 185—210 °С. Трубы с условным проходом 50 мм и толщиной стенок 5 мм на угол 90° изгибают в два приема — вначале на угол 135—130°, а после охлаждения и повторного нагрева догибают до угла 90°. При выпрессовке раструбов трубы нагревают в глицерине до 165—175 °С, а при сварке головка инструмента нагревается в пределах 230—240 °С при времени нагрева соединяемых деталей 30—60 с.

Применение полиэтиленовых труб вместо стальных для прокладки в фундаментах под технологическое оборудование обеспечивает максимальное сокращение общего количества и номенклатуры нормализованных элементов, изготовляемых в МЭЗ. Изготовляются в МЭЗ изделия лишь двух наименований: соединительных муфт и угловых элементов 90°. Из угловых элементов 90° на месте прокладки можно получить элемент с любым углом путем отрезания части трубы. Кроме того, конец блока труб может быть перемещен в любой плоскости на необходимую величину. При необходимости на трубах возможно выполнение «утки». Очень важным преимуществом полиэтиленовых труб являются также значительно более легкие по сравнению со стальными трубами условия протягивания проводов и кабелей в трубы благодаря более низкому коэффициенту трения. Это обеспечило экономию трудозатрат более 10000 чел.-ч.

Монтаж винипластовых труб. Обработку винипластовых труб выполняют при положительной температуре на тех же приспособлениях и по той же технологии, что и полиэтиленовых труб. Температуру нагрева винипластовых труб при выпрессовке раструбов и изгибании труб поддерживают в пределах 110—130 °С, а внутри нагревательных устройств— до 150°С. При температуре 80 °С винипласт размягчается и под действием нагрузки изменяет свою форму, а при 140—150 °С начинает разлагаться.

Винипластовые трубы при изгибе в нагретом состоянии не обладают упругостью, и их изгибают на заданный угол. Наиболее надежным и простым способом соединения винипластовых труб между собой, с соединительными муфтами, фитингами и коробками является склеивание их. Для этих целей применяют клей КО-916.

Применяют также клеи других марок, не содержащие дихлорэтана. Поверхности склеиваемых деталей предварительно обезжиривают ацетоном и обрабатывают наждачной бумагой до исчезновения глянца. Клей наносят мягкой кистью тонким слоем без подтеков, после чего склеиваемые части быстро соединяют, а излишек клея убирают. После склеивания детали должны находиться в покое не менее 2 ч, а транспортироваться — через 24 ч.

Трубы соединяют с помощью винипластовых, а также раструбных муфт и устройства раструбов на концах труб. Размеры муфт и раструбов подбирают с учетом плотной насадки склеиваемых деталей. Применяют пластмассовые или металлические разветвительные коробки. Для подсоединения винипластовых труб к металлическим коробкам, из полиэтилена, капрона и других пластмасс, не обладающих адгезией с винипластом, применяют специальные винипластовые втулки, склеиваемые с трубами (рис. 64, а, б).

Резьбу на винипластовых трубах выполнять нельзя, так как надрезы вызывают значительное снижение прочности труб, особенно в местах изгибов, а также при ударах.

Винипласт обладает большим температурным коэффициентом линейного расширения (0,00008, т. е. удлиняется на 0,08 мм на 1 м длины при увеличении температуры на 1 °С), поэтому при монтаже открыто прокладываемых труб предусматривают компенсацию температурных изменений длины трубопроводов.

Возможность компенсации предусматривают путем соответствующего расположения подвижных и неподвижных креплений по длине трубопровода.

Неподвижные крепления, как правило, находятся у ввода труб в коробки, аппараты, при проходе через стены, у углов поворота труб, а при больших длинах трубопровода между этими элементами предусматривают специальные неподвижные крепления в пролетах и компенсирующие муфты (рис. 65).

Для крепления открыто прокладываемых винипластовых труб применяют крепежные полиэтиленовые скобы. В случаях применения стальных скоб устанавливают прокладки из прессшпана.

Рис. 65. Неподвижное крепление винипластовой трубы (а) и компенсирующая муфта (б): 1 — клица; 2 — два винипластовых кольца; 3 — уплотнительное резиновое кольцо.

Несколько труб при параллельной прокладке целесообразно крепить полиэтиленовыми клицами на С-образном перфорированном профиле (рис. 66). При установке нормализованных скоб обеспечивают размещение труб на некотором расстоянии от стен (10—18 мм) и необходимые зазоры между трубами.

При проходе винипластовых труб через степы н перекрытия применяют патрубки из стали пли пластмассы, обеспечивающие свободный проход труб. Монтаж скрыто проложенных винипластовых труб выполняют теми же способами, что и полиэтиленовых.

Рис. 66. Крепление труб на клицах, набранных в профильной монтажной рейке.

Ростовское МУ треста Кавэлектромонтаж на птицеводческом комплексе «Дон-25» проложило 22 км винипластовых труб с предварительно затянутыми проводами. В МЭЗ были выполнены заготовки из винипластовых труб с затянутыми проводами общей длиной 42 м.

Трубы были проложены в четырехэтажных птичниках в подливке пола следующего этажа с проходом через плиты перекрытий. Работы выполнялись по совмещенному графику непосредственно перед заливкой полов. В подсобных помещениях, коридорах, вентиляционных камерах для сетей освещения монтировались винипластовые трубы с предварительно затянутыми проводами. Трубы, проложенные по стенам, крепили полосой Лоскутова или на струнах. В девятиэтажном птичнике сеть освещения выполнена в винипластовых трубах, проложенных с предварительно затянутыми проводами по сложным трассам между подвесными конвейерами. В каждом из шести птичников проложено по 18 км труб. На монтаж поступали заготовки из труб стандартной длины с затянутыми разноцветными проводами.

Стальные трубы. При монтаже стальных труб, выбранных в соответствии с табл. 11.6, необходимо выполнять кроме требований, приведенных выше, также следующие требования [2].

Применяемые для электропроводок стальные трубы должны иметь внутреннюю поверхность, исключающую повреждение изоляции проводов при их затягивании в трубу. В местах выхода проводов из стальных труб следует устанавливать изоляционные втулки. Стальные трубы для электропроводки, укладываемые в фундаменты под технологическое оборудование, до бетонирования фундаментов должны быть закреплены на опорных конструкциях или на арматуре. В местах выхода труб из фундамента в грунт должны быть осуществлены мероприятия, предусматриваемые в рабочих чертежах, против среза труб при осадках грунта или фундамента.

В местах пересечения трубами температурных и осадочных швов должны быть выполнены компенсирующие устройства в соответствии с указаниями в рабочих чертежах.

Расстояния между точками крепления открыто проложенных стальных труб с условным проходом 15—20; 25— 32; 40—80; 100 мм не должны превышать 2,5; 3; 3,5—4; 6 м соответственно. Крепление стальных труб электропроводки непосредственно к технологическим трубопроводам, а также их приварка непосредственно к различным конструкциям не допускаются.

При изгибании труб следует, как правило, применять нормализованные углы поворота 90, 120 и 135° и нормализованные радиусы изгиба 400, 800 и 1000 мм. Радиус изгиба 400 мм следует применять для труб, прокладываемых в перекрытиях, и для вертикальных выходов; 800 и 1000 мм — при прокладке труб в монолитных фундаментах и при прокладке в них кабелей с однопроволочными жилами. При заготовке пакетов и блоков труб следует также придерживаться указанных нормализованных узлов и радиусов изгиба.

При прокладке проводов в вертикально проложенных трубах (стояках) должно быть предусмотрено их закрепление, причем точки закрепления должны отстоять друг от друга на расстоянии, не превышающем для проводов сечением до 50 мм² включительно—30 м, от 70 до 150 мм² включительно —20 мм, от 185 до 240 мм² — 15 м. Закрепление проводов следует выполнять с помощью клиц или зажимов в протяжных или ответвительных коробках либо на концах труб.

Трубы при скрытой прокладке в полу должны быть заглублены не менее чем на

20 мм и защищены слоем цементного раствора. В полу разрешается устанавливать ответвительные и протяжные коробки, например для модульных проводок.

Расстояния между протяжными коробками (ящиками) не должны превышать: на прямых участках — 75 м, при одном изгибе трубы — 50 м, при двух — 40 м, при трех — 20 м.

Провода и кабели в трубах должны лежать свободно, без натяжения. Диаметр труб следует принимать в соответствии с указаниями в рабочих чертежах.

Монтаж стальных труб. Стальные трубы для электропроводок заготовляют на технологических линиях, включающих следующие операции: складирование труб, поступающих с трубных заводов, очистку, окраску, сушку и резку труб, снятие фасок, нарезание или накатывание резьбы, гнутье и сборку труб в пакеты и блоки, комплектование, маркировку и складирование готовых элементов и узлов трубных трасс.

Трубы, прокладываемые в помещениях с химически активной средой, внутри и снаружи должны иметь антикоррозийное покрытие, стойкое к условиям среды. Наружную поверхность открыто прокладываемых труб во всех помещениях окрашивают в цвета в соответствии с архитектурными требованиями или в отличительный цвет в соответствии с требованиями ГОСТ. В МЭЗ трубы окрашивают в ваннах, проливом краски через трубы и другими способами. Сушка применяется естественная или искусственная с помощью воздуходувки.

Трубы, подвергшиеся значительной коррозии, очищают механическим (вращающиеся ершики, щетки, на вибрационных станках) или химическим способом. Электросварные трубы обычно поступают с заводов с притупленным гратом. Грат удаляют или притупляют путем применения вращающихся прутков из квадратной стали, протяжки оправок или калибров. Трубы режут на мерные длины на станках или на маятниковых дисковых пилах с абразивными армированными кругами.

Универсальный станок УТСУ2 кроме резки труб предназначен для райберовки и нарезки резьбы [47].

Гнутье труб диаметром 30—60 мм производят на шинотрубогибах универсальных типа УШТМ-2У2 [47]. Для гнутья труб диаметром до 50 мм применяют также гидравлические трубогибы типа ТГ-2А, а для тонкостенных труб диаметром до 24 мм с толщиной стенки до 1,5 мм — также ручной трубогиб типа ТРТ-24. Гнутье труб выполняется обжимом на секторах нормализованных радиусов, без предварительного подогрева и без заполнения песком.

Резьбу на водогазопроводных обыкновенных трубах нарезают при помощи тангенциальных плашек на станках СНТУ2. Снятие фасок (зенковку) труб выполняют на этом же станке с помощью конусных фрез или рейберов серии Р. Резьбу на тонкостенных водогазопроводных (печной сварки) и электросварных трубах накатывают при помощи резьбонакатных плашек типа НПТ или резьбонакатными головками ВНГТ.

Соединение стальных труб, прокладываемых открыто в сухих непыльных помещениях, кроме взрывоопасных, пожароопасных, а также помещений, где возможно попадание в трубы масла, воды или эмульсии, допускается производить раструбами, манжетами или гильзами, без уплотнения мест соединения.

Во всех других случаях открытой прокладки труб в помещениях и снаружи, а также во всех случаях скрытой прокладки труб соединения выполняют при помощи муфт на резьбе с уплотнением лентой ФУМ или пеньковым волокном на сурике.

На одном конце соединяемых труб выполняют длинную резьбу (сгон), длина которой рассчитывается по длине стандартной муфты плюс высота контргайки. На конце другой соединяемой трубы выполняют короткую резьбу. Длина резьбы для труб разного диаметра определяется по табл. 11.10.

Тонкостенные стальные трубы соединяют и присоединяют к ответвительным коробкам при помощи муфт с накатной резьбой, а также муфт с раструбом или манжетами (в сухих и влажных помещениях).

Соединения стальных тонкостенных электросварных труб (табл. 11.4 и 11.5) с наружными диаметрами 20, 25 и 32 мм осуществляются также с помощью порохового пресса ППСТ муфтой длиной 40 мм, изготовляемой из трубы следующего большего диаметра — 25, 32 и 40 мм соответственно. Такие соединения, выполненные ударной опрессовкой, удовлетворяют требованиям непрерывности электрической цепи нулевых защитных проводников. Перед опрессовкой концы соединяемых труб и внутренняя поверхность муфты должны быть очищены от грязи, коррозии и краски. На рис. 67 показан комплект пуансона и матрицы (после усовершенствования) к прессу ППСТ.

Рис. 67. Комплект пуансона и матрицы к пороховому прессу ППСТ для ударной опрессовки соединительной муфты при соединении стальных электросварных труб.

Для протяжки проводов и кабелей и в местах их соединения и разветвления устанавливают протяжные и ответвительные коробки и ящики (рис. 68). Коробки пыленепроницаемые и взрывобезопасные (фитинги) изготовляют из чугуна только для резьбового подсоединения одиночных труб. Эти изделия выпускают в исполнениях проходном, тройниковом и крестообразном.

Пылеводонепроницаемые коробки имеют уплотненные крышки, крепящиеся на болтах, а взрывобезопасные — крышки на болтах или ввертываемые на резьбе. Ввод стальных труб в коробки, ящики и кожухи электроаппаратов и машин выполняют различными способами, при которых обеспечиваются необходимая плотность соединения и надежный электрический контакт. Для подсоединения электропроводок в стальных трубах к электродвигателям и аппаратам, а также при обходе препятствий часто применяют гибкие металлорукава.

Крепление открыто проложенных стальных труб выполняют скобами или хомутами, а пакетов труб — также накладками. Открыто проложенные трубы укрепляют как на горизонтальных, так и на вертикальных участках на расстояниях, установленных в [2].

Скрыто проложенные трубы из пола и фундаментов в цехах выводят на высоту 200 мм, при вводе в установленные на полу шкафы и щиты — на 100 мм, а в пульты управления — па 50 мм. Обрезка труб во всех случаях выполняется перпендикулярно оси трубы. Во избежание засорения концы скрыто проложенных труб до затяжки проводок закрывают полиэтиленовыми заглушками.

Рис. 68. Протяжные и ответвительные коробки и ящики для электропроводок в стальных трубах:

а — коробка стальная (У994У2); отверстия для труб выштамповываются при монтаже, L — от 129 до 221 мм, В — от 110 до 200 мм, Н — от 81 до 101 мм; б — ящик стальной (К654У2—К658МУЗ); отверстия выштамповываются при монтаже, L — от 400 до 800 мм, В — 200 и 300 мм, Н — от 400 до 1200 мм.

При прокладке стальных труб, используемых в качестве заземляющих и нулевых защитных проводников, обеспечивают непрерывность цепи заземления и надежный электрический контакт труб между собой и с металлическими коробками, корпусами аппаратов и машин. Для этой цели применяют установочные заземляющие (царапающие) гайки или приваривают к трубам в двух-трех точках соединительные муфты, манжеты, гильзы корпуса коробок и т. п.

При установке чугунных муфт и коробок электрический контакт между трубами осуществляют путем приварки перемычек. В случае применения гибких вводов из металлических рукавов непрерывность цепи заземления достигается установкой муфт с гибкими медными перемычками.

Монтаж проводов в трубах. Перед затяжкой проводов в трубы удаляют заглушки на выводных концах труб и проверяют отсутствие загрязнения в трубах, при необходимости продувая их сжатым воздухом под давлением 0,5— 0,7 кПа. В случаях сильного загрязнения труб через них предварительно протаскивают цепи или ерши. Во избежание повреждения изоляции проводов при протяжке на концы труб устанавливают втулки или оконцеватели. Для облегчения затяжки проводов трубопроводы продувают тальком, а при сложных трассах при протяжке натирают тальком и сами провода.

Провода протягивают в трубах при помощи стальной проволоки, предварительно введенной в трубы. Перед затяжкой провода выравнивают и прикрепляют к протяжной проволоке. Оплетка протягиваемых проводов должна быть сухой.

Провода с влажной оплеткой просушивают воздуходувкой при температуре 40— 50 °С. Затяжку проводов производят двое рабочих, один из которых тянет проволоку, а другой направляет провода с противоположного конца трубы, сматывая их с вращающихся вертушек или барабанов.

Для сочленения жил проводов и кабелей с протяжной стальной проволокой применяется комплект из четырех специальных зажимов. Зажимы позволяют легко и надежно зачаливать жилы не более трех проводов и кабелей сечением от 10 до 150 мм² (рис. 69). Для закрепления жил вывинчивают вкладыш 4 из корпуса 3, С провода 1 на длине 30—50 мм снимают изоляцию и вводят концы жил в корпус так, чтобы каждая жила 2 расположилась в один из пазов корпуса. Вводя жилы в пазы корпуса (на длину паза), разводят их острым концом вкладыша 4 и вдавливают вкладыш до захвата им резьбы в корпусе 3. При этом разрешается ударять молотком по бойку вкладыша. Охватив гаечными ключами шестигранные части корпуса и вкладыша, вдавливают вкладыш в корпус. При этом вкладыш своей конической частью вдавливает жилы в поперечные насечки конической части корпуса, обеспечивая надежное сцепление жил с зажимом. Для снятия зажима после затяжки проводов в трубу достаточно вывернуть вкладыш и вывести жилы по одной из корпуса зажима. Сочленение зажима с тянущим тросом (проволокой) осуществляется через отверстие 5.

Рис. 69. Зажимы для затягивания проводов в трубы.

Затяжку проводов больших сечений производят с помощью ручных или электрифицированных механизмов (лебедок) и приспособлений. Затяжку проводов производят в соответствии с кабельным журналом или чертежами, на которых даны марки, сечения и количество проводов, прокладываемых в трубах. При выходе из труб оставляют концы проводов длиной, необходимой для их разводки и подсоединения к зажимам щитов, приборов, аппаратов и машин или соединения проводов между собой. При протягивании через коробки у каждой из них делают петлю провода с большим радиусом изгиба.

В вертикально проложенные трубы провода рекомендуется затягивать снизу вверх. При большей высоте труб провода закрепляют на клицах или зажимах, установленных в промежуточных коробках. Клицы и зажимы изготовляют из изоляционного материала, или под провода подкладывают изоляционные прокладки. Расстояние между точками крепления вертикально проложенных проводов принимают в соответствии с [2].

Соединения и ответвления проводов, проложенных в трубах, выполняют в коробках и ящиках. Соединение проводов непосредственно в трубах запрещается. По окончании работ по затяжке проводов, их соединению и проверке выполняют маркировку их в соответствии с проектом и кабельным журналом.

Электропроводки за непроходными подвесными потолками согласно [3] являются скрытыми электропроводками. Они должны выполняться в соответствии с табл. 11.1 и следующими требованиями [3]: за потолками из сгораемых материалов — в металлических трубах, коробах, металлорукавах; за потолками из несгораемых и трудносгораемых материалов — в винипластовых или аналогичных трубах, коробах, металлорукавах, а также кабелями и защищенными проводами, имеющими оболочки из трудносгораемых материалов.

Должна быть обеспечена возможность замены проводов и кабелей.

Электропроводки на чердаках. К чердачным помещениям [3] относят непроизводственные помещения над верхним этажом здания, потолком которых является крыша здания и которые имеют несущие конструкции (кровли, фермы, стропила, балки) из сгораемых материалов.

Учитывая ряд факторов, усложняющих эксплуатацию электропроводок на чердаках (недостаточный надзор, повышенная пожарная опасность, пыльная среда, неотапливаемость помещений и др.), [3] предъявляют ряд повышенных требований к их устройству.

Так, открыто по чердачным помещениям прокладывают лишь кабели в оболочках из несгораемых и трудносгораемых материалов, провода и кабели в трубах, а также незащищенные изолированные одножильные провода на роликах или изоляторах (в производственных зданиях — только на изоляторах) па высоте не менее 2,5 м. На меньшей высоте незащищенные провода защищают от прикосновения и механических повреждений. Скрытые электропроводки выполняют лишь в стенах и перекрытиях из несгораемых материалов.

Открытые электропроводки выполняют проводами и кабелями с медными жилами. Провода и кабели с алюминиевыми жилами допускаются лишь в зданиях с несгораемыми перекрытиями при прокладке их в стальных трубопроводах или скрыто, а в производственных зданиях сельскохозяйственного назначения со сгораемыми перекрытиями — при открытой прокладке их в стальных трубах с резьбовыми соединениями труб и соединительных коробок.

Соединение и ответвление медных и алюминиевых жил проводов и кабелей осуществляют в металлических коробках сваркой, опрессовкой или сжимами.

Линии с ответвлениями к электроприемникам, установленным вне чердачных помещений, прокладывают открыто в стальных трубах или скрыто.

Коммутационные аппараты в цепях светильников и других злектроприемников, установленных в чердачных помещениях, располагают вне этих помещений.

Электропроводка на станках и движущихся механизмах может быть выполнена неподвижной и подвижной. Для защиты изоляции проводов от механических повреждений, а также от разрушающих воздействий маслами, эмульсиями и влагой электропроводки на станках и движущихся механизмах выполняют в стальных трубах или герметических металлических рукавах, а также кабелями. При этом, как правило, применяют провода с поливинилхлоридной изоляцией, не разрушающейся от масел и эмульсий. В тех случаях, когда попадание масел и эмульсии в трубы и рукава исключено, допускают провода с резиновой изоляцией. При прокладке проводов во внутренних полостях станин станков, где исключена возможность механического повреждения проводов, применяют открытую прокладку изолированных проводов с поливинилхлоридной изоляцией. Провода и кабели прикрепляют к станинам металлическими скобами на расстояниях: трубы — через 0,8—1 м, провода, кабели и гибкие металлорукава — через 0,5—0,7 м.

Разветвление ггроводов, прокладываемых в трубах и металлических рукавах, выполняют в металлических коробках с крышками, снабженными соответствующими уплотнениями.

Сегодня трубы (или другие аналоги) для прокладки токопроводящих кабелей используются очень широко, в большинстве случаев они попросту необходимы, Не используют их там, где низкие требования к пожарной безопасности. Ну а при прокладке в земле (в основном мы будем говорить про это) трубы попросту необходимы. Они защищают кабеля от механических повреждений, защищают от потенциальных возгораний, защищают изоляцию от внешних воздействий, таких как солнечные лучи или осадки. Проще говоря, использование труб попросту целесообразно с экономической точки зрения. Они продлевают срок службы кабелей, поэтому во многих ситуациях не использовать их нет никакого смысла.

В обычных домах трубы для прокладки кабелей не используют, там есть другие варианты (например, кабель-каналы), широко их применяют в промышленных помещениях, а также при прокладке в земле. Вообще, прокладка кабелей в земле имеет свои преимущества перед открытым способом, это актуально и для частных участков. Но в этой статье мы будем говорить не про прокладку кабелей в земле, а про трубы, которые используются для их защиты. Это отдельная и весьма обширная тема, которой точно стоит посвятить одну статью.

Стальные или пластиковые?

Лет 20 назад использовали преимущественно стальные трубы, но сегодня лидерство ушло к пластиковым. Над вопросом, какую трубу для прокладки кабеля выбрать все равно задаются и сегодня, поэтому мы и начали именно с этого. На самом деле, в большинстве случаев сегодня выбирают именно пластиковые. Стальные (или металлические) применяют только там, где изделия их пластика эксплуатироваться не могут по различным соображениям. В основном это относится к промышленным объектам. Пластиковые трубы бывают разные, подробно об этом мы поговорим ниже, у них разные свойства и условия эксплуатации. Но если подытожить и вывести средние плюсы (в сравнении с металлическими) то получается такой список:

• Срок эксплуатации достаточно долгий, производители говорят о минимуме в 50 лет, на деле может быть куда больше. Просто их еще не используют достаточно долго.

• В монтаже они просты, так как легкие, есть разные способы соединения (среди них есть и сложные, которые требуют специального оборудования). Некоторые трубы можно изгибать, поэтому для их прокладки даже не требуется большое количество фитингов.

• Температурный диапазон эксплуатации достаточно большой, но с некоторыми оговорками.

• Не требуется заземление, так как электроизоляционные свойства у них очень высокие.

• Не гниют и не подвержены коррозии.

• Цена ниже.

Но при этом есть и минусы. Пластиковые трубы, в отличие от стальных, не могут выдерживать очень высокие температуры, открытое горение для них также нежелательно. Впрочем, тут все зависит от типа пластика, есть и огнестойкие варианты, но там цена будет значительно выше. Также они больше боятся механических повреждений, впрочем, при прокладке в земле это уже не особенно актуально. То есть, в большинстве случаев именно пластиковые трубы являются оптимальным вариантом. Для выбора металлических должны быть конкретные причины, которых при частном строительстве (а мы в основном смотрим именно с этой точки зрения) практически никогда не бывает. Ну а теперь поговорим собственно про разные типы труб.

Типы труб для прокладки кабелей

Про большинство видов труб для прокладки мы расскажем коротко, только основное. Просто потому, что эти вопросы мы уже поднимали на нашем сайте, рассказывая про разные виды. Правда, там речь шла про другие сферы использования (например, про водопровод), поэтому здесь сделаем упор в контексте использования для прокладки именно кабелей.

Трубы ПВХ для кабелей

ПВХ - поливинилхлорид, это один из самых оптимальных и часто используемых вариантов. Допускается их использование в диапазоне температур от -25 до +60 градусов по Цельсию, при этом они не поддерживают горение вплоть до +650 градусов. Главный минус это слабая устойчивость к ультрафиолету, поэтому они не используются для открытой проводки кабелей. Кроме того, они водонепроницаемы, то есть, их можно прокладывать даже под водой. Химическая стойкость на среднем уровне, ПВХ невосприимчив не ко всем веществам, но с точки зрения использования их при частном строительстве или прокладки в земле это особого значения не имеет.

Стоимость ПВХ ниже, чем у металлических труб. К недостаткам также можно отнести слабую устойчивость к механическим нагрузкам, но это благодаря тому, что они легкие, а стенки их обычно небольшой толщины. То есть, в данном случае из плюса вытекает минус. Трубы из ПВХ для прокладки кабелей бывают разные, в подвидах также стоит разобраться.

• Обычные, гладкие. Традиционные трубы, которые выпускаются в разном исполнении. Есть как тонкостенные, которые могут изгибаться, а могут быть и с толстыми стенками. Вторые тяжелее, зато куда лучше выдерживают механические нагрузки. Такие трубы походят как для прокладки в земле, так и в помещения. Ну а толстостенные используются, в том числе и в промышленных помещениях.

• Гофрированные. Не менее распространенный вариант, а возможно и более. Изгибаются, их легко прокладывать в труднодоступных местах. Также бывают как с тонкими стенками, так и с толстыми. Специальные гофрированные ПВХтрубы, которые предназначены именно для прокладки кабелей, оснащены протяжкой, которая позволяет легко протянуть кабель. Есть также двустенный варианты, где внешняя поверхность гофрированная, а внутренняя - гладкая.

Вообще, сегодня гофрированные трубы используются очень широко и в разных целях.

• Армированные. Аналог предыдущего варианта, но у них есть спиральный каркас, который существенно повышает их прочность. Используются они реже, но своя сфера применения у них есть.

В целом ПВХ-трубы это довольно универсальный вариант со своими плюсами и минусами. В монтаже они просты, для этого не требуются особые навыки и оборудование. Именно для прокладки кабеля имеет смысл покупать специализированные типы, особенно полезными будут те, которые имеют кабельную протяжку.

Трубы ПНД для кабеля

ПНД - полиэтилен низкого давления, также довольно распространенный вариант, у которого есть как свои плюсы, так и минусы. Его температура эксплуатации несколько шире, чем у ПВХ-труб: от -50 до +40. Как видно, верхний предел тут ниже, это относится и к максимально допустимой температуре. ПНД выдерживает подъем до температуры +130 градусов по Цельсию, это считается одним из главных недостатков. Кроме того, этот материал поддерживает горение. Он также боится ультрафиолета, впрочем, есть трубы с добавлением присадок, которые лишены этого недостатка. Химическая стойкость высокая, воды не боится. Срок эксплуатации аналогичный - около 50 лет, но это зависит от условий эксплуатации, он может быть и короче. Такие трубы также разделяют на технические и электротехнические. Первые это трубы ПНД с однослойными стенками, гладкие, обычно окрашены в черный цвет. Это универсальный вариант, который используется и в других сферах. Электротехнические созданы специально для прокладки кабелей, они двустенные, могут иметь протяжку для кабеля, кроме того, как раз такие трубы бывают гофрированными. В этом случае внешняя оболочка как раз из ПНД, а внутренняя из полиэтилена высокого давления. В целом, для обычных кабелей подходят оба варианта.

Трубы ПВД для кабеля

ПВД - полиэтилен высокого давления, температурный диапазон эксплуатации от 60 до +40, при этом допускается кратковременно нагревание до +80. +110 градусов и выше это уже критичные значения, которые недопустимы. ПВД-трубы поддерживают горение, обладают слабой устойчивостью к ультрафиолету. Срок службы более пятидесяти лет. Трубы из ПВД достаточно легкие, просты в монтаже, но боятся механических воздействий. Коррозии и обычным химическим воздействиям не подвержены.

В целом, это также довольно распространенный вариант, который используется при прокладке кабеля в земле. Их также используют и для водопроводов, у них есть особенность: при замерзании воды их не разрывает, они устойчивы к таким нагрузкам. Если сравнивать их с ПНД, то трубы ПВД менее жесткие и менее прочные, но, не смотря на это они менее хрупкие и более устойчивы к механическим воздействиям. Пример с замерзанием воды показывает это ярче всего.

Для прокладки кабеля можно использовать любой из этих трех типов пластиковых труб, главное не забывать о том, что все они слабо устойчивы к ультрафиолету, поэтому их нельзя прокладывать под открытым солнцем. Но если говорить о прокладке кабеля в земле, то они все подходят, главное не забывать про температурный диапазон эксплуатации и выбрать наиболее подходящий вариант именно для вашего региона. В первую очередь это относится к отрицательным температурам и глубине промерзания грунта. Впрочем, даже ПВХ-трубы выдерживают температуры до -25 без особых последствий, а если из закопать на достаточную глубину, да еще и утеплить, то их можно использовать даже в холодных регионах.

Стальные трубы для кабеля

У стали есть свои преимущества по сравнению с пластиковыми, но есть и свои недостатки, об этом мы писали в самом начале статьи, поэтому тут только основные моменты. Стальные трубы прочнее, не боятся ультрафиолета, огня и большинства других внешних воздействий. Раньше они использовались часто, но сегодня их во многом вытеснили пластиковые трубы. Тем не менее, стальные для прокладки кабеля также в ходу, в основном в зданиях, где есть повышенные требования к пожарной безопасности, а также на промышленных предприятиях. Словом там, где пластиковые нельзя использовать по тем или иным причинам.

Главный минус это не только более высокая цена, а восприимчивость к коррозии. Сегодня трубы покрывают защитным покрытием, но его периодически нужно обновлять (если труба на открытом воздухе). Также не стоит забывать о том, что стальные трубы сложнее в монтаже, они тяжелее и их нельзя использовать с кабелями без изоляции. Отметим, что бывают и гофрированные стальные трубы для прокладки кабеля, которые проще в монтаже просто потому, что могут изгибаться. На практике при частном строительстве и прокладки кабеля нет никаких причин выбирать именно это тип труб.

Медные трубы для кабеля

На сегодняшний день использование медных труб для прокладки кабеля довольно экзотический вариант. По своим свойствам они аналогичны стальным, но более устойчивы к влаге. Правда, стоимость их значительно выше. Поэтому сфер применения у медных труб не так уж и много. Их могут использовать в помещениях, где очень высокая влажность, при этом трубы должны быть проведены под прямыми лучами солнца, поэтому пластиковые тут не вариант. Либо их используют для прокладки кабелей и проводов внутри помещений, но в этом случае речь идет о дизайнерском решении и оформлении интерьера. В целом, медные трубы для прокладки кабелей на сегодняшний день серьезно рассматривать не стоит, если речь идет сугубо о практичности.

Таким образом, если говорить про условно бытовое использование, то выбор практически всегда будет в пользу пластиковых труб. Стоит соблюдать и нормы, которые можно найти на тематических сайтах, по которым сечение трубы должно быть больше сечения кабеля. В среднем берут коэффициент около 1,4-1,5. Обратите внимание, что речь идет про внутренний диаметр трубы. Про глубину траншеи сказать можно аналогично: есть нормы, которые зависят от климата в регионе, от наличия утепления и от других факторов. Кстати, если прокладываете кабель в трубах именно в земле, то проверять работоспособность нужно до того, как вы закопаете траншеи.

Контрольные вопросы :

1. По какому критерию выбирается материал труб для прокладки кабеля ?

2. Какими документами регламентируется прокладка кабеля в трубах ?

3. Что необходимо учитывать при выборе способа монтажа провода и кабеля в трубах ПНД, пластиковых и медных ?

4. Как изменятся нормы расхода электротехнических изделий при таком способе прокладки ?

Практическая работа №42

Провода, их типы и марки. Способы прокладки проводов в помещении.

Цель работы : Изучить способы прокладки проводов в помещении, типы, марки проводов и условия их применения.

Современная промышленность, выпускающая электротехническую продукцию, готова предложить потребителю огромный ассортиментный кабельной продукции. Каждый вид электрического кабеля или тип провода используется для решения конкретной профессиональной задачи электрификации объекта. Любой человек, решивший выполнить монтаж электропроводки на личном дачном участке, в собственной городской квартире или частном доме вскоре поймет, что для таких работ чаще всего используются медные проводники и намного реже алюминиевые. Других вариантов просто не существует, хотя металлов с низким сопротивлением току достаточно много.

Почему медь и алюминий? Да все очень просто! Это самые дешевые цветные металлы, оптимально подходящие для производства проводов по своим техническим и конструктивным характеристикам. Конечно, вполне можно изготовить кабель из золота, но цена этого продукта будет запредельной!

Кабельные изделия и провода для монтажа электрической проводки в жилых и других объектах делятся на несколько типов и видов: мощные силовые кабели, специальные самонесущие кабели, электрические провода для скрытой и открытой проводки, монтажные проводники и так далее.

Спектр основных характеристик таких электротехнических изделий разнообразен. Вся кабельная электротехническая продукция делится на категории не только по своему назначению, но и по типу изоляционного слоя, структуре токоведущих проводников и металлу, из которого они изготовлены, конструктивным особенностям и другим параметрам. В этой статье будут рассмотрены основные типы и виды, технические параметры и другие характеристики электрических проводов и кабелей, которые применяются при выполнении работ по монтажу электропроводки и подключению к сетям электропередач частных домов, квартир, дач и других объектов недвижимости.

Внимание! Правильный выбор электрического кабеля или провода — это очень ответственное дело, от которого зависит безопасность вашей недвижимости и собственное здоровье. Поэтому для тех, кто не хочет столкнуться с такими катастрофическими событиями, как короткое замыкание, пожар или поражение электрическим током, рекомендуем тщательно выбирать электротехническую продукцию, соответствующую требованиям ПЭУ (правилам устройства электроустановок).

Силовые кабели

Мощный кабель для силовых линий — это одножильное или многожильное электротехническое изделие, предназначенное для снабжения электрической энергией стационарных потребителей, таких как частный дом, квартира, дача или передвижное оборудование. Силовой кабель соединяет главный распределительный щит или линию электропередач с конечным пользователем. Независимо от области использования и технических характеристик, его конструкция состоит из следующих обязательных элементов, являющихся его основой:

• одной или нескольких металлических жил, предназначенных для передачи тока;  изоляционного слоя, обеспечивающего защиту токопроводящих элементов;

• внешней оболочки, служащей для защиты всей конструкции кабеля в целом.

Кроме этих главных конструктивных частей силовых кабельных изделий, они могут включать в себя разнообразные дополнительные элементы, такие как поясная внешняя изоляция, экранирующий слой, броню с подушкой под нее. Конструкция силового кабеля зависит от его назначения, сферы использования и условий эксплуатации. Все эти факторы отражены в цветовой маркировке и названии изделий.

Важно! При выборе силового кабеля необходимо учитывать многие факторы: условия эксплуатации, тип и вид монтажа, а также соответствие нормам ПЭУ. Это обусловлено тем, что различные марки кабельной продукции имеют как достоинства, так и недостатки, которые нужно брать в расчет при покупке.

Силовой кабель — особенности маркировки

Свойства и конструктивные особенности силовых кабелей, а также сферы применения определяются маркировкой кабельной продукции. На сегодняшний день существует два вида маркировки таких изделий: цветом или буквами. В Российской Федерации используется буквенная, где каждый символ и его расположение имеет определенное значение. Первый знак обозначает материал жилы и если это «А», то она изготовлена из алюминия, а если буква отсутствует, то из меди. В нижеприведенной таблице представлена очередность знаков маркировки, их буквенное обозначение и расшифровка.

Номер знака в маркировке силового кабеля	Назначение символа	Расшифровка символа
1	Материал токоведущих жил	А — алюминий Знак отсутствует — медь
2	Материал изоляционного слоя	В — поливинилхлорид Ц — пропитанная бумага НР — негорючая резина
		П — термопластичный полиэтилен
3	Тип внешней оболочки жил	С — свинцовый сплав А — алюминиевый сплав О — отдельная оболочка для каждой жилы П — полиэтилен или полимер В — поливинилхлорид
4	Броневая защита	Б — две ленты из стали с покрытием Бн — то же с негорючим покрытием БбГ — профилированная лента из стали К — круглая оцинкованная проволока П — то же с плоской проволокой
5	Экранировка	Э — медная по изолированной жиле Эо — общий медный для трех жил г — набухающей в воде лентой га — полимерно-алюминиевой лентой
6	Дополнительные характеристики	нг — не горит нг LS — не горит, низкое дымовыделение Г — гибкий кабель

Если в маркировке отсутствует какой-либо из элементов, значит, его просто нет на силовом кабеле. Допустим, вы не видите обозначения брони, значит она отсутствует. Представленная буквенная маркировка актуальна не только для силовых кабелей, но и других видов проводов, с небольшими изменениями и дополнениями. Ниже мы рассмотрим основные и самые популярные марки силовых кабелей, которые выпускает электротехническая промышленность.

Кабель ВВГ

Основное назначение силового кабеля ВВГ — это электрификация объектов с напряжением в сети до 1 тыс. вольт. Эта марка особенно популярна для выполнения внутреннего монтажа электропроводки. Если обратиться к маркировочной таблице, представленной выше, то ВВГ — это медный кабель с изоляцией жил поливинилхлоридом, и внешней изоляцией в виде кембрика из того же материала, а буква «Г» говорит о том, что он гибкий. Количество жил изделия может быть от двух единиц до пяти. Срок службы данной продукции может достигать свыше 30 лет.

Силовой кабель ВВГ выпускается в разных исполнениях: АВВГ — с токоведущими проводниками из чистого алюминия, ВВГнг — в защитном кожухе из огнеупорного материала, ВВГп — изделие плоского вида и другие. Цвет внешней изоляции у большинства изделий черный, а для каждой жилы предусмотрена собственная цветовая гамма, соответствующая маркировке по стандарту: желтая с зеленой полосой для проводников РЕ, для жил N синяя или белая с синей полосой, а для фазовых жил абсолютно белая. Силовой кабель ВВГ почти полностью соответствует своему импортному аналогу, выпускаемому по зарубежному стандарту DIN, технические параметры которого представлены нижеследующем разделе.

Кабель NYM

Силовой кабель NYM используется для монтажных работ при прокладке сетей освещения и силовых электросетей как в жилых, так и промышленных помещениях. Максимальное значение напряжения, при котором можно применять данное изделие, не должно превышать 660 вольт. Кабель можно эксплуатировать на открытом пространстве, но следует учитывать, что его изоляция подвергается разрушению под воздействием солнечных лучей. Поэтому кабель NYM необходимо защищать специальной гофрой или другой защитной оболочкой. Главной особенностью этого изделия является то, что оно снабжено специальным наполнителем внутри внешней оболочки, который обеспечивает полную герметизацию жил.

В отличие от силового кабеля отечественной разработки ВВГ, провод NYM выпускается только в круглом исполнении с монолитными медными жилами. Этот факт дает ему преимущество при обычном электромонтаже, но его очень неудобно укладывать в штробы скрытой разводки. Во всем остальном кабель NYM является полным аналогом ВВГ. Внешняя и внутренняя изоляция изделия изготовлена из термостойкого ПВХ (поливинилхлорида). Ее цвет для внешней оболочки в основном черный, а изоляция токоведущих жил имеет следующую раскраску: черную, желтую с зеленой полосой, коричневую, а также серую и синею. На русском языке изделие не имеет буквенного обозначения.

Кабель СИП

Силовой кабель СИП — это самонесущий электрический провод с надежной изоляцией жил, само название которого говорит о его специфических свойствах. Главной его особенность является то, что он может выдерживать большие механические нагрузки. К тому же изоляционный слой изделия изготовлен из прошитого полиэтилена, который стойко переносит воздействие солнечных лучей и повышенной влажности. Исходя из этих свойств, СИП великолепно подходит для монтажа ЛЭП на открытом пространстве и ответвлений от них при электрификации различных объектов как жилых, а также небольших промышленных и торговых. Этот тип кабельной продукции постепенно вытесняет с рынка алюминиевые провода без изоляции марок «А» и «АС», которые повсеместно использовались для прокладки воздушных линий электропередач в недалеком прошлом.

РЕКЛАМА•MEDIASNIPER

Кабель СИП выпускается только с жилами из чистого алюминия, которые не имеют дополнительного общего изолирующего слоя. Площадь сечения проводников изделия может быть от 16 до 150 кв. мм. Маркировка этого кабеля не привязана напрямую к количеству токоведущих жил. К примеру, СИП-1 — это трехжильный кабель, нулевой токоведущий проводник которого является одновременно несущим. В обозначенном номере изделия зашифрована вся информация о продукции. Силовой кабель СИП довольно специфичная кабельная продукция. При его монтаже необходимо использовать специальную арматуру: анкерные специализированные кронштейны, особые зажимы для соединения и так далее. Без этих дополнительных элементов невозможно выполнить монтажные работы.

Кабель ВББШв

Это изделие относится силовым кабелям с броней и токоведущими проводниками из меди, которые производятся как в монолитном, так и в многопроволочном исполнении. Конструкция кабеля может насчитывать от 1 до 6 токоведущих жил, каждая из которых заключена в собственную изоляцию из ПВХ, а сверху они закрыты общей оболочкой из того же материала. Площадь сечения проводников колеблется от 1.5 до 240 кв. мм. Главной особенностью ВББШв является наличие между внешней защитной оболочкой и токоведущими жилами слоя брони, изготовленной из двух стальных лент.

Этот кабель рассчитан на эксплуатацию в широком диапазоне температур от –50 до +50 °C при влажности окружающей среды до 98%. Изоляция изделия устойчива к воздействию влаги и агрессивных сред. Бронированный кабель ВББШв предназначен для монтажа электрических сетей как в подземном варианте, так и на открытом воздухе в защитных оболочках, для исключения негативного воздействия солнечных лучей. ВББШв может эксплуатироваться в сетях с максимальным напряжением переменного тока до 6 тыс. вольт.

Виды электрических проводов и шнуров

Для многих потребителей термины кабель и провод являются синонимами, но это не совсем так. Кабель — это сложное электротехническое изделие, как правило, с несколькими слоями изоляции и отдельной оболочкой для токоведущих жил. Электрические провода и шнуры намного проще по своим конструктивным характеристикам. Чаще всего они имеют один слой изоляции, редко два, а иногда выпускаются и вовсе без изоляционного слоя. Назначение у этих двух видов продукции тоже разное. Кабель предназначен для передачи тока большой мощности. Провода используются в сетях и устройствах с напряжением не более 380 В, хотя они могут выдержать и более высокие значения.

Среди всего разнообразия такой продукции наибольшую популярность у потребителя завоевали следующие марки: ПБПП, ПБППг, АПУНП, ППВ, АПВ, ПВС и ШВВП. Эти электрические провода используются для различных целей: монтажа внутренних электрических сетей, подключения приборов и оборудования, заземления и во многих других случаях. Ниже мы рассмотрим конструктивные особенности и области применения этих самых востребованных на сегодняшний день марок электротехнической продукции.

Провод ПБПП

Это плоский электрический провод с двумя или тремя монолитными жилами из меди. Внешний защитный слой и изоляция проводников изготовлена из ПВХ. Площадь сечения проводников от 1.5 до 6 кв. мм. Температура эксплуатации изделия от –15 до +50 °C с напряжением в сети до 250 В. Электрический провод ПБПП (ПУНП) используется при монтаже систем освещения и питания розеток. Существуют модификации этого изделия: ПБППг и АПУНП. Буква «г» в маркировке означает, что этот провод гибкий и его токоведущие проводники многопроволочные. Модификация с первой буквой «А» — это провод с алюминиевыми жилами.

Провод ПБПП получил очень широкое распространение, так как он отлично подходит для подключения освещения, монтажа электрических розеток и выключателей, а также для решения других электротехнических задач. Это изделие поистине универсальный проводник электрического тока, который пользуется высокой популярностью за счет своего отличного качества. Провод ПБПП рекомендован для использования при проведении электромонтажных работ в частном доме, квартире или на даче.

Важно! В основном провода марки ПБПП всех модификаций применяются в домашних и бытовых сетях. Они отлично подходят для монтажа внутренней проводки, но все же не следует их использовать как замену силовым кабелям. При покупке этой продукции будьте осторожны, так как достаточно часто встречается неправильная маркировка проводов этих марок!

Провод ППВ и АПВ

Провод ППВ — это плоское электротехническое изделие с монолитными жилами из меди в ПВХ изоляции с перемычками между проводниками. Количество токоведущих проводников два или три с площадью сечения от 0.75 до 6.0 кв. мм. Температурный диапазон эксплуатации изделия от –50 до +70 °C с напряжением в сети до 450 В и влажностью воздуха до 100%. Провод можно использовать в сетях освещения, а также в силовых линиях. Модификацией этого электротехнического изделия является провод электрический АППВ с жилами из алюминия.

АПВ — это самый востребованный алюминиевый провод с одной жилой в ПВХ изоляции круглой формы с площадью сечения от 2.5 до 16 кв. мм для монолитной жилы и от 25 до 95 кв. мм для многопроволочной. Влагостойкий, обладает повышенной прочностью и устойчив к любым механическим нагрузкам.

Провод ПВС

Шнур-провод ПВС — это самое востребованное электротехническое изделие, предназначенное для подключения к электрическим сетям осветительного оборудования, бытовой техники и других устройств, потребляющих электроэнергию. Конструкция провода многожильная, содержащая от 2 до 5 токопроводящих медных проводников. Жилы изделия многопроволочные, что придает ему отличную гибкость. Они покрыты изоляционным слоем из ПВХ и помещены в литую оболочку из того же материала, который герметично заполняет внутренний объем между жилами.

Провод ПВС круглый с плотной текстурой. Площадь сечения проводников от 0.75 до 16 кв. мм. Напряжение в сети до 380 В, а температура эксплуатации от –20 до +40 °C. Оболочка изделия, как правило, белого цвета, а изоляционный слой токоведущих жил цветной. Благодаря исключительной гибкости, шнур ПВС имеет высокую стойкость к механическим нагрузкам на изгиб. Модификация изделия с маркировкой ПВС У разработана для эксплуатации при низких температурах до –40 °C.

Рекомендация! Нормы ПЭУ не запрещают использование шнура ПВС для прокладки скрытой электропроводки, организации заземления и подключения электрических розеток. Но если вы решили использовать этот провод именно для таких целей, то следует знать, что его нельзя использовать на открытом пространстве и, конечно, укладывать в землю.

Провод ШВВП

Шнур-провод ШВВП предназначен для подключения бытовой техники и приборов к электрической сети. Главная его функция — это шнур присоединения маломощного оборудования через розетку к сети. Оболочка изделия изготовлена из обычного винила, из того же материала выполнен изоляционный слой каждой токоведущей жилы. Проводники тока многопроволочные, медные с площадью сечения от 0.5 до 0.75 кв. мм., их количество две или три. Изоляция шнура не имеет высокой прочности, поэтому при высоких нагрузках его лучше не применять. ШВВП по конструкции плоский, оболочка абсолютно белого или черного цвета, изоляция токоведущих жил цветная. Температура эксплуатации от –25 до +70 °C.

Кроме подключения бытовых приборов небольшой мощности и изготовления простых удлинителей, шнур ШВВП часто используют в системах контроля и автоматизации для запитывания слаботочных цепей. Гибкость изделия очень важный параметр, который позволяет применять провод в разнообразных сферах. К тому же ШВВП устойчив к агрессивным средам и может выдерживать влажность воздуха до 98%, что делает его влагостойким.

Важно! Площадь сечения жил проводов для монтажа электропроводки и подключения бытовых приборов зависит от силы тока, протекающего через них при максимальной нагрузке. Эту величину необходимо рассчитать и выбрать проводник с ближайшим большим значением площади сечения.

Особенности монтажа электрической проводки напрямую зависят от характеристик строительных материалов, из которых построено здание. И связано это с тем, что любой строительный материал имеет свою степень пожароопасности. В настоящей статье мы рассмотрим эту зависимость, опираясь на действующие правила устройства электроустановок (7 издание ПУЭ, актуализированное 12.02.2016) и на практический опыт пользователей нашего портала.

Правила расположения кабельных трасс

Расположение кабельных линий в помещении подчиняется определенным правилам:

• проводка в помещении должна прокладываться в соответствии со строго горизонтальными или строго вертикальными линиями, при этом поворот кабельной трассы возможен только на 90° (создание всевозможных диагоналей, связанных с экономией проводников – недопустимо);

• горизонтальные участки проводки должны пролегать на расстоянии 10…15 см от потолка;

• вертикальные участки проводки должны отстоять от дверных и оконных проемов на расстояние не менее 10 см.

Типы проводки

В современных зданиях принято монтировать проводку двух типов: скрытую и открытую. Скрытая проводка прокладывается в пустотах строительных конструкций или же внутри стен (в каналах, сделанных методом штробления, сверления и т. д.).

Проводка открытого типа прокладывается непосредственно по поверхности стен. Провода при этом либо крепятся на специальные изоляторы, либо укладываются в стандартные кабель-каналы.

Выбирая тип проводки при строительстве дома, не следует руководствоваться собственными предпочтениями, ведь за основу должны браться исключительно СНиПы, ГОСТы и ПУЭ.

Меньше всего возникает вопросов у «строителей-самоучек», если электропроводка монтируется по стенам из негорючих строительных материалов. Для начала поговорим именно о таких случаях.

Монтаж проводки по строительным конструкциям из негорючих материалов

Современные правила ПУЭ допускают использовать в помещениях провода и кабели исключительно с медными жилами (п. 7.1.34.). Если помещение имеет стены и перекрытия из негорючих материалов (бетон, кирпич, блоки из газобетона, керамоблоки, гипсовые плиты ПГП и т. д.), то в нем целесообразно монтировать проводку скрытого типа. Во-первых, это эстетично, во-вторых, безопасно в плане случайных механических повреждений и, в-третьих, правила ПУЭ (п. 7.1.37) вполне допускают монтировать проводку скрытого типа в стенах из негорючих материалов.

В данном случае речь идет о жилых помещениях. На чердаках, в подвалах

(особенно в неотапливаемых) и в помещениях технического предназначения рекомендуется делать проводку открытого типа. Правила ПУЭ гласят: если строительная конструкция состоит из негорючих материалов, то по ней допускается прокладывать замоноличенную несменяемую проводку, используя для этого технологические каналы, борозды и пустоты. При этом в качестве проводников достаточно использовать изолированные кабели или же провода в защитной оболочке (например, кабели ВВГ). В данном случае монтаж проводки осуществляется без применения металлических труб, защитной гофры и других дополнительных элементов.

Если черновую стену впоследствии планируется оштукатуривать, то к штроблению стен под проводку, как правило, прибегать не приходится.

При строительстве нового дома, перед штукатурными работами, желательно провести электропроводку. Предварительно неплохо получить ТУ (технические условия) в энергоснабжающей организации и нарисовать для себя (да и для сдачи в ту же энергоснабжающую организацию) однолинейную схему электроснабжения. Штробить кирпичную стену можно, но не стоит. Проложить ВВГ можно, закрепив на стене дюбель-гвоздь и зафиксировав на нем кабель пластиковым хомутом типа стяжки (продаются пачками в электротоварах). Кстати, получается, что проводка выступает на стене не более чем на 4-5 миллиметров, и штукатурка полностью закрывает проводку, даже если экономно штукатурить специальными штукатурками (смесями).

Конечно, ниши под розетки и выключатели все равно придется создавать в самой стене. Но пыли, да и физической работы в данном случае будет гораздо меньше, чем при повсеместном штроблении стен.

Что касается схемы электроснабжения: она должна быть в наличии у любого уважающего себя хозяина. Ведь в будущем она непременно понадобится. Схема нужна хотя бы для того, чтобы во время ремонта помещения не попасть сверлом в провод, подключенный к электричеству.

Если вы прокладываете проводку по стенам, которые в будущем оштукатуривать не планируется, то штробления в этом случае не избежать. Также штробить стены придется, если в процессе капитального ремонта идет замена старой проводки, а снимать слой старой штукатурки нет необходимости.

Стоит или не стоит создавать горизонтальные штробы? Можно ли штробить несущие стены и бетонные перекрытия? Однозначных ответов на эти вопросы в среде профессиональных строителей не существует. Конечно, с точки зрения теории сопротивления материалов рукотворные борозды способны значительно ослабить прочность строительных конструкций (подобно тому, как тонкий надрез стеклореза ослабляет прочное стекло). Тем не менее, правила ПУЭ (п. 7.1.37) допускают прокладку электрических сетей в бороздах (в штробах) стен, перегородок и перекрытий. Главное – не перестараться с глубиной штробы и с ее шириной.

Делайте одну большую штрабу, чтобы уместились все кабели. Если линии будут разные, то расстояния между ними ничем не нормируются. Штраба должна быть такой, чтобы кабель в нее вошел и не мешал штукатурить. Других норм здесь нет.

При этом по максимуму следует использовать уже имеющиеся технологические пустоты (например, в плитах перекрытия).

В штробах, в стальных рукавах, в специальных лотках и технологических каналах допускается совместная прокладка проводов и кабелей, принадлежащих

различным линиям (за исключением взаиморезервируемых проводников).

Монтаж проводки по строительным конструкциям из горючих материалов

Очень много вопросов, касающихся правил монтажа электрической проводки, возникает у людей, которые начинают самостоятельно электрифицировать помещения из горючих строительных материалов. Речь в основном идет о каркасных и деревянных домах. Ответы на большинство вопросов можно найти все в тех же правилах ПУЭ.

Конструкция домов из горючих строительных материалов позволяет монтировать проводку обоих типов (скрытого и открытого). Какой из них использовать – зависит от предпочтений домовладельца. Что касается защитных элементов, предохраняющих проводку от повреждений, а здание от возгорания в результате короткого замыкания, то их выбор зависит от типа кабельной трассы.

Существует два способа прокладки открытой проводки в помещении:

1. Монтаж ретро-проводки.

2. Прокладка проводов в кабель-каналах.

Монтаж ретро-проводки

Насколько конструкция ретро-проводки соответствует правилам ПУЭ – вопрос спорный. В данном регламенте создание проводки подобного типа даже не рассматривается. Тем не менее, попробуем разобраться в этом вопросе.

ПУЭ разрешает открытую прокладку кабелем с оболочкой, не распространяющей горение (например, ВВГнг), непосредственно по стенам из горючего материала.

Но ни в коем случае не скрыто. Должен быть визуальный контроль.

В случае с ретро-проводкой специальный витой кабель («ретро») монтируется непосредственно на стену, к которой крепится с помощью небольших изоляторов. Учитывая, что такой проводник имеет покрытие из искусственного шелка, пропитанного негорючим составом, его вполне можно отнести к классу проводов, не распространяющих горение. Следовательно, монтаж ретро-проводки по стенам из горючих материалов не нарушает правил ПУЭ.

В соответствии с правилами ПУЭ расстояние от проводника до поверхности из сгораемого материала должно быть не менее 10 мм, что вполне обеспечивается конструкцией изоляторов для ретро-проводки.

Расстояния между различными элементами ретро-проводки указаны на чертеже.

Если провод сильно провисает, то расстояние между изоляторами можно сократить до 50 см.

Монтируя ретро-проводку, следует учитывать один немаловажный нюанс: большинство современных электроприборов должны в обязательном порядке подсоединяться к заземляющему контуру. По этой причине в составе проводки следует использовать трехжильный кабель (если такового нет в продаже, то его целесообразно сплести самостоятельно).

В местах прохождения проводки сквозь стену или перекрытие из горючих материалов (например, из дерева) кабель (провод) должен быть уложен в

металлическую трубу, обладающую локализационной способностью. Торцы трубы следует заделать негорючим составом (например, огнестойкой монтажной пеной).

Локализационная способность трубы – это качество, позволяющее выдерживать короткие замыкания в электропроводке без перегорания стенок самой трубы. Для того чтобы труба обладала такой способностью, ее стенки должны быть определенной толщины:

• для медных проводников сечением до 2,5 мм² толщина стенки не нормируется;

• для медных проводников сечением 4 мм² труба должна иметь толщину стенки не менее 2,8 мм;

• для медных проводников сечением 6–10 мм² труба должна иметь толщину стенки не менее 3,2 мм.

Открытая проводка в кабель-каналах

Если проводка открытого типа прокладывается в кабель-каналах и электротехнических плинтусах, то в качестве проводников следует использовать кабели (провода) с высокой стойкостью к возгоранию (ВВГнг или NYM). При этом материал кабель-каналов также должен препятствовать распространению огня.

Подрозетники при установке на стены из горючих материалов должны иметь несгораемые подкладки (например, из асбестоцемента или строительного гипсового раствора) толщиной 10 мм. В местах прохождения проводки сквозь сгораемые конструкции должны быть установлены металлические гильзы с локализационной способностью.

Скрытая проводка в стенах из горючих материалов

Особенности прокладки скрытой проводки в стенах из горючих материалов (например, из дерева) сводятся к тому, что проводка в пустотах таких стен и перегородок должна пролегать внутри металлических труб, обладающих локализационной способностью (правила ПУЭ 7.1.38.).

Правило одно, и по отношению к его выполнению никаких послаблений быть не может. Все остальные варианты (использование пластиковой гофры, металлорукавов и других защитных элементов) следует заведомо исключить, ведь с точки зрения противопожарной безопасности они являются неприемлемыми.

Если подходить строго по ПУЭ, то при скрытой прокладке по сгораемым конструкциям металлорукав прокладывать нельзя. Ключевая фраза в п.7.1.38: «в металлических трубах, обладающих локализационной способностью».

Металлорукав не обладает этой способностью. Поэтому вне закона.

При прокладке проводов и кабелей по сгораемым конструкциям (или внутри них) во всех случаях должна быть обеспечена возможность замены проводников. Кстати, электрическая разводка, раскинутая по перекрытиям, является наиболее удобным способом обустройства скрытой проводки в помещениях из сгораемых материалов. Штробы к розеткам и выключателям в данном случае будут просто спускаться вниз от основных магистралей.

При прокладке труб и коробов под электропроводку в технологических пустотах сгораемых конструкций торцы труб и коробов следует закрывать быстро удаляемым негорючим материалом (например, монтажной пеной).

Для того чтобы при монтаже сменяемой проводки в металлических трубах можно было создать достаточное количество поворотов, в углах электрической трассы необходимо использовать распаечные коробки. Доступ к этим элементам всегда должен оставаться открытым.

Внутренний диаметр трубы должен подбираться таким образом, чтобы проложенный внутри нее кабель занимал не более 40% от всего свободного пространства. Это правило действует для всех защитных элементов (кабельканалы, гофры, лотки и т. д.).

Сразу следует отметить, что создание скрытой проводки в помещениях с деревянными стенами – процесс трудоемкий. Ведь каналы под проводку придется обустраивать собственными силами. Пространство для труб нужно освобождать посредством сверления, выборки пазов и создания углублений.

Вертикальные каналы в стенах следует сверлить в процессе укладки сруба. При этом горизонтальные отверстия проделываются после того, как стены будут готовы. Чтобы кабель было удобнее протягивать сквозь трубы, в их внутренний просвет следует заранее заложить вспомогательный трос для протяжки (кондуктор).

Прокладка кабеля под гипсокартоном, за подвесными и натяжными потолками

Прокладка скрытой проводки внутри каркасных перегородок, под обшивкой из гипсокартона или пластика, а также за различными видами потолков регламентируется сводом строительных правил СП 31-110-2003 (п. 14.15) и правилами ПУЭ (п. 7.1.38.). В соответствии с этими регламентами, скрытую проводку допускается монтировать двумя способами:

1. Если перегородки, основания стен или их обшивка сделаны из горючих материалов, то проводники (например, с маркировкой ВВГ) должны размещаться в металлических трубах, обладающих локализационной способностью, или же в закрытых коробах.

2. Если строительные конструкции сделаны из негорючих материалов, то проводка должна состоять из проводов (кабелей), не распространяющих горение (например, ВВГнг), при этом ее следует механически защищать негорючими неметаллическими коробами или трубами (например, гофрированной самозатухающей трубой).

В обоих случаях проводка должна быть сменяемой.

Если проводка монтируется под обшивкой из гипсокартона, а несущий профиль почти вплотную прилегает к стене, то провода целесообразно прокладывать в штробах, проделанных в стене или в штукатурке.

Прокладывая проводники под потолками, под гипсокартонными или пластиковыми поверхностями, а также внутри каркасных перегородок, следует руководствоваться общими правилами установки электропроводки по сгораемым или несгораемым строительным

Проводка под полом

Монтаж электрической проводки под полом – идеальный способ создать скрытую кабельную разводку, не прибегая к горизонтальному штроблению стен. Кабель (магистральный провод) в этом случае подводится непосредственно к местам расположения розеток, выключателей и распределительных коробок.

Способ создания напольной проводки напрямую зависит от того, из какого материала планируется делать полы. В целом же необходимо ориентироваться на уже известные нам правила ПУЭ.

Если же проводка монтируется в нижних слоях цементного пола, то для ее прокладки достаточно простой защитной гофры. Конечно, внутри стяжки можно прокладывать кабель совсем без гофры, но заменить проводку, не прибегая к разрушению напольного покрытия, в данном случае не получится. Кстати, сложность ремонта и замены кабелей (проводов) является единственным существенным недостатком напольной разводки, и его обязательно следует брать во внимание, определяясь с типом электрической разводки.

Контрольные вопросы :
1.Какие применяют виды электропроводок и способы прокладки?

2.Какие провода и кабели применяют при монтаже электропроводок и подключении электрооборудования?

3.Kак определить сечение жил проводов и кабелей для питания электрооборудования?

4.Kак зависят вид и способ электропроводки от характера помещений?

5.Kак выполнить монтаж внутренней электропроводки плоскими проводами?

6.Как выполнить монтаж проводок в трубах?

7.Kак выполнить электропроводку в чердачных помещениях ?

Практическая работа № 43

Виды ремонтов оборудований. Организация ремонта. Внеплановый ремонт.

Цель работы : Изучить систему планово – предупредительного ремонта на предприятии.

Ремонт оборудования играет важную роль в поддержании нормального функционирования производственного процесса на предприятии. В процессе эксплуатации оборудование подвергается износу, возникают поломки и сбои, которые требуют оперативного вмешательства. Своевременный ремонт оборудования позволяет обеспечить надежную работу оборудования, увеличить его срок службы, а также избежать аварий и простоев. В данной статье рассмотрим различные виды ремонта, а также необходимые инструменты и химические средства для его проведения.

Когда нужен ремонт оборудования на предприятии

Обновление установок на заводе становится необходимым в различных ситуациях.

• Когда установка выходит из строя, функционирует неправильно или требует поддержки для продолжения работы, починка становится неотъемлемой частью производства.

• По истечении определенного срока эксплуатации. Каждое механизм имеет ограниченный срок службы, после которого требуется проведение реконструкции или замена.

• В результате профилактического технического обслуживания. Плановое ТО и проверка установок помогают предотвратить возможные неполадки, сбои.

• Регулярное устранение неполадок, осмотр станков являются ключевыми факторами, обеспечивающими его эффективность, долговечность.

Виды ремонтных работ на производстве

На заводе выполняются различные виды ремонтных работ, которые зависят от характера, сложности установок, а также от его состояния. Основные виды включают:

Техническое обслуживание

Одним из важных видов ремонтных работ на предприятии является техническое обслуживание. Этот вид ремонта включает в себя регулярные профилактические мероприятия, направленные на поддержание работоспособности оборудования и предотвращение возможных поломок и сбоев.

В ходе технического обслуживания проводятся проверка, чистка, смазка и калибровка оборудования, а также замена изношенных деталей. Это позволяет поддерживать оборудование в хорошем состоянии и предотвращать проблемы, которые могут возникнуть в процессе производства.

При проведении ремонтных работ и мойке оборудования рекомендуется использовать профессиональную химию «Профис» для моечных агрегатов для достижения высоких результатов и обеспечения долговечности оборудования.

Текущий ремонт

Текущий ремонт – это вид реставрации, выполняемых для восстановления работоспособности после возникновения незначительных поломок или неисправностей.

Он проводится с целью оперативного устранения проблем, которые могут возникнуть в ходе эксплуатации станков. Текущий ремонт может включать замену поврежденных деталей, реконструкцию или замену основных узлов и элементов системы. Он выполняется в соответствии с плановыми регламентами, требованиями ТО, чтобы обеспечить бесперебойную работу оборудования.

Капитальный ремонт

Капитальный ремонт – это комплексные, объемные работы, выполняемые для восстановления механизмов после серьезных повреждений или износа. Он является важным этапом в поддержании работоспособности, продлении срока службы агрегатов.

Капитальный ремонт включает замену старых деталей, реконструкцию и модернизацию системы, а также проведение испытаний и настройку оборудования. Он выполняется планово в соответствии с установленными сроками и требованиями предприятия. При проведении капитального ремонта рекомендуется использовать профессиональную химию Завода Химик Лайф для обеспечения эффективной очистки и поддержания работоспособности оборудования.

Внеплановый ремонт

Внеплановый ремонт – это вид ремонтных работ, который выполняется в случае аварийных ситуаций или непредвиденных поломок машин. Внеплановый ремонт требуется для оперативного восстановления работоспособности с целью минимизации простоев на заводе. Он может включать замену поврежденных деталей, ремонт или восстановление системы. Внеплановый ремонт выполняется незамедлительно для восстановления нормального функционирования аппаратов.

Организация ремонтных работ на предприятии

Эффективная организация ремонтных работ на фирме играет важную роль в обеспечении бесперебойности хода производства, долговечности всех механизмов. Организация реконструкции включает в себя определение приоритетов, разработку плановых графиков, обеспечение наличия необходимых ресурсов, квалифицированного персонала. Она также включает в себя учет требований завода, специфики машин, его технического состояния. Организация ремонтных работ должна быть грамотно структурирована, выполнена в соответствии с высокими стандартами качества.

В различных отраслях промышленности затраты на техническое обслуживание оборудования составляют от 6 до 18 % стоимости выпускаемой продукции (услуг), что сравнимо с прибылью предприятия. Поэтому совершенствование системы технического обслуживания с целью снижения затрат является важнейшим резервом.

Восстановление работоспособности оборудования и эксплуатационных свойств достигается путем ремонта, эксплуатацией и уходом за оборудованием. Основу для этого на промышленных предприятиях составляет система технического обслуживания и ремонта основных фондов, представляющая собой совокупность взаимосвязанных положений, средств, организационных решений, направленных на поддержание и восстановление качества эксплуатируемых машин, механизмов, сооружений, зданий и других элементов основных фондов.

Классически применяется два подхода к планированию объектов и объемов работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования:

1. Система планово-предупредительного ремонта;

2. Ремонт по техническому состоянию.

Принципиальное отличие указанных подходов заключается в том, что является основанием для определения объекта, сроков и объемов работ. В системе планово-предупредительного ремонта таким основанием является наработка оборудования, а при ремонте по техническому состоянию – фактическое состояние оборудования (за исключением работ техническому обслуживанию). Работы по техническому обслуживанию в любом случае планируются в соответствии с нормативно-технической документации.

Планово-предупредительный ремонт

Основными принципами системы планово-предупредительного ремонта являются:

предупредительность; плановость.

Принцип предупредительности заключается в том, что после отработки каждым агрегатом установленного промежутка времени для него выполняются техническое обслуживание и ремонтные работы независимо от физического состояния и степени износа. Принцип плановости предполагает, что проведение указанных технических воздействий осуществляется по специальному графику с заданными объемами работ в назначенные сроки.

Система ППР включает техническое обслуживание (осмотр) и ремонты. Техническое обслуживание - это комплекс операций по поддержанию работоспособности оборудования и обеспечению его технических параметров в процессе эксплуатации. Осмотры оборудования выполняются производственными рабочими под контролем производственных мастеров, дежурным ремонтным персоналом, включают следующие виды технических воздействий: смену и пополнение масел; регулировку механизмов; устранение мелких неисправностей; смазку трущихся поверхностей; проверку геометрической точности в соответствии с нормами, предусмотренными ГОСТами или ТУ; испытания (для электрооборудования, электросетей, грузоподъемных машин) и т.п.

Ремонт - это комплекс операций по восстановлению параметров технической характеристики оборудования и обеспечения дальнейшей его эксплуатации.

Ремонт подразделяется на малый, средний и капитальный.

Малый (текущий) ремонт предусматривает замену быстроизнашивающихся деталей и регулировку механизмов.

При среднем ремонте выполняются частичная разборка агрегата, замена и ремонт отдельных сборочных узлов и механизмов, последующая сборка, регулировка и испытания под нагрузкой.

Капитальный ремонт предусматривает полную разборку агрегата, дефектовку (сортировку на годные, негодные и требующие восстановления детали), замену или ремонт сборочных единиц с последующей сборкой, регулировкой и испытанием на всех режимах работы.

Ремонты, вызываемые отказами и авариями оборудования, называются внеплановыми (аварийными). При хорошо организованной системе ППР и высокой культуре эксплуатации оборудования необходимость в таких ремонтах, как правило, не возникает.

Прогрессивные системы ППР исходят из осуществления за ремонтный цикл только двух видов планового ремонта - текущих и капитального, т.е. без средних ремонтов. При этом капитальный ремонт зачастую сопровождается модернизацией оборудования.

Система ППР предусматривает проведение ее технической подготовки. Конструкторская подготовка включает составление альбомов чертежей сменных деталей; определение номенклатуры и нормализацию (унификацию) сменных деталей и сборочных единиц. Альбомы чертежей деталей составляются на каждую группу оборудования и содержат паспорт и схемы - кинематическую, гидравлическую, пневматическую, электрическую и смазки; чертежи общего вида сборочных единиц и рабочие чертежи сменных деталей; спецификации подшипников, резиновых изделий - сальников, ремней и т.д., нормалей, аппаратуры, покупных деталей и т.п. Чертежи деталей составляются при разборке агрегата. Технологическая подготовка заключается в формировании типовых техпроцессов сборки, разборки агрегатов и изготовлении наиболее трудоемких и сложных деталей, а также в составлении дефектовочной ведомости при капитальном ремонте агрегата. Организационно-экономическая подготовка должна обеспечить создание постоянно возобновляемого запаса сменных деталей, хранимых в кладовых; определение трудоемкости ремонтов; подбор по составу и квалификации бригад ремонтных рабочих; обеспечение ритмичной загрузки оборудования; расчет фактической экономической эффективности от проведения того или иного вида технического воздействия.

Внедрение системы ППР требует предварительного проведения ряда подготовительных работ. К ним относятся: классификация и паспортизация оборудования; составление спецификаций сменных и запасных деталей и установление норм запаса последних; разработка альбомов чертежей по каждому типоразмеру оборудования; организация хранения запасных деталей и узлов; разработка инструкций для производственного и ремонтного персонала по техническому обслуживанию оборудования, технологической документации по его ремонту. Классификация оборудования имеет целью определенную его группировку по признакам однотипности для определения числа одноименных сменных деталей, составления инструкций по техническому обслуживанию оборудования, разработки типовой технологии ремонтных работ и т.д. Назначение паспортизации - иметь полную техническую характеристику всех эксплуатируемых на предприятии орудий труда. Паспорт заводится на каждую единицу заводского оборудования. В нем фиксируются его технические данные и их изменение, режимы работы, допустимые нагрузки, результаты осмотров и ремонтов. Паспорт оборудования - исходный документ при организации и планировании его ремонта и технического обслуживания. Составление спецификаций сменных и запасных деталей, альбомов чертежей необходимо для их своевременного изготовления и разработки технологии ремонтных работ. Сменными называются детали машин, подвергающиеся износу и подлежащие замене при ремонте. Срок их службы не превышает длительности ремонтного цикла. Сменные детали, которые необходимо иметь в постоянно возобновляющемся запасе, называются запасными деталями. Для хранения запасных деталей создается склад запасных деталей и узлов, а в необходимых случаях - и кладовые в производственных цехах.

В настоящее время система планирования на основе ППР практически себя изжила. Это обусловлено следующим. Структура ремонтного цикла, а также состав и объемы работ, в основном были разработаны специализированными институтами 20-30 лет назад. Основой для таких разработок являлись статистические данные, в соответствии с которыми необходимость постановки оборудования в ремонт определялась выходом из строя 5% тестируемого оборудования. Такой подход изначально имел два принципиальных недостатка:

1. Во-первых, не учитывались фактические условия (качество сырья, технологические режимы) работы оборудования.

2. Во-вторых, в системе закладывался значительный «запас прочности».

Кроме того, за последние 10-15 лет многое что изменилось. Так на многих предприятиях были внедрены современные технологии и материалы, используемые при техническом обслуживании и ремонте оборудовании. Это позволило существенным образом повысить надежность отдельных узлов и агрегатов и соответственно увеличить межремонтный пробег оборудования. Например, внедрение новых торцовых уплотнений позволило увеличить межремонтный пробег насосных агрегатов на 30%.

Соответственно все это приводит к снижению достоверности планирования. Тем не менее, наличие таких, даже не всегда достоверных данных повышает качество планирования (хотя бы на краткосрочном интервале времени) и соответственно эффективность системы технического обслуживания и ремонта оборудования. Кроме того, полный отказ от системы ППР невозможен и по юридическим причинам. В соответствие с нормативными документами, система ППР является основным инструментом по обеспечению надежной и безопасной эксплуатации оборудования.

Неисполнение соответствующих требований ГГТН РФ, а также нормативнотехнической документации может повлечь за собой определенные санкции вплоть до остановки производства. А в случае серьезных инцидентов (аварии со смертельным исходом, экологические катастрофы и т.д.) виновные могут быть привлечены к уголовной ответственности.

Совмещение системы ППР и планирования по техническому состоянию означает применение различных принципов планирования, как по видам оборудования, так и по видам работ. Для чего необходим такой подход?

1. Во-первых, для различных показателей планирования в зависимости от видов оборудования и работ эффективно применять различные принципы планирования.

2. Во-вторых, проведение значительной части работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования определяется не его техническим состоянием, а наработкой или временем.

3. В-третьих, такой подход в определенной степени нивелирует проблемы недостатка и корректности информации о техническом состоянии оборудования.

Технология ремонтов оборудования по состоянию Один из подходов при управлении ремонтами оборудования - ресурсный подход. Суть его заключается в том, что независимо от того, в хорошем состоянии агрегат или узел или нет, при отработке определенного ресурса его требуется заменить.

Технология ремонтов оборудования по состоянию основана на том, что все работы по ремонту и наладке производятся в зависимости от реального текущего технического состояния механизма, контролируемого в процессе эксплуатации на базе измерения соответствующих параметров.

Технология ремонта по состоянию позволяет сократить эксплуатационные расходы, существенно повысить ресурс и надежность оборудования, однако для ее внедрения необходимо достаточно точное приборное и методическое обеспечение. Основу технологии перехода на обслуживание и ремонт оборудования по фактическому состоянию составляют методы и средства его диагностики, позволяющие обнаруживать и идентифицировать все потенциально опасные дефекты на начальной стадии развития.

Такая автоматизированная система эксплуатации с мониторингом обеспечивает:

· непрерывное наблюдение и измерение с применением соответствующих оценочных процедур (идентификации, анализа текущего состояния, распознавания особых ситуаций, кратковременного и долговременного прогнозирования),

· решение задач об оптимальном расходовании ресурсов за счет управления работой оборудования;

· оптимизацию системы технического обслуживания и ремонта.

Эта система также позволяет: o непрерывно отслеживать фактическое состояние каждого объекта установки; o оперативно диагностировать детали, узлы объекта; o прогнозировать остаточный ресурс; o осуществлять на этой основе техническое обслуживание и ремонт по техническому состоянию.

По признаку сохранения принадлежности ремонтируемых частейразличают необезличенный и обезличенный ремонт.

При необезличенномремонте сохраняется принадлежность восстанавливаемых (отремонтированных) составных частей к определенному экземпляру изделия.

Это значит, что снятые с данной машины изношенные сборочные единицы (агрегаты и узлы) и детали после их восстановления или ремонта устанавливают на ту же машину, с которой они были сняты. Второстепенные детали (крепежные, прокладки и т. п.) могут быть заменены.

Основные недостатки такого ремонта:

· длительность, так как продолжительность ремонта машины включает также время, затрачиваемое на ремонт деталей;

· необходимость больших производственных площадей на ремонтных предприятиях, так как разобранная машина все время, которое затрачивается на ремонт снятых с нее деталей, находится в цехе.

Этот вид ремонта может быть применен только в том случае, когда ремонтируется большая номенклатура машин малыми сериями.

Обезличенныйремонт характерен тем, что отремонтированные сборочные единицы и детали устанавливают на любую машину данной марки. Следовательно, принадлежность восстановленных или отремонтированных составных частей к определенному экземпляру машин не сохраняется. Этот вид ремонта более прогрессивный по сравнению с необезличенным, поэтому он является основным.

Обезличенный ремонт базируется на взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц, заложенной при изготовлении машин. Он позволяет применять передовую организацию производства — агрегатный и поточный ремонты, которые предусматривают сборку машин из заранее отремонтированных сборочных единиц.

По признаку «организация выполнения » ремонт может быть осуществлен тупиковым, агрегатным и поточным методами.

Тупиковыйметод ремонта применяется при необезличенном виде ремонта. Он может выполняться универсальными или специализированными бригадами. В первом случае весь комплекс работ по ремонту машины, кроме восстановления деталей, выполняется одной бригадой. Такая организация требует высокой квалификации рабочих, так как каждый член бригады должен уметь отремонтировать любой агрегат или узел. При этом каждая бригада должна иметь все необходимые приспособления, инструмент и запасные части для ремонта всех сборочных единиц машин. Для такой организации ремонта характерны низкая производительность труда и высокая стоимость.

Более прогрессивным является ремонт специализированными бригадами. В этом случае разбирает и собирает машины одна бригада, а ремонтируют сборочные единицы другие бригады, специализированные на ремонте групп сборочных единиц, близких по технологическим признакам. Ремонт осуществляют на определенных рабочих постах, обеспеченных необходимыми приспособлениями и инструментами.

По сравнению с универсальными бригадами организация ремонта специализированными бригадами имеет ряд достоинств:

· повышение производительности труда вследствие специализации ремонта определенных сборочных единиц машин, что позволяет более правильно использовать квалификацию рабочих, а также технологическую оснастку;

· сокращение продолжительности ремонта машин вследствие повышения производительности труда;

· снижение стоимости ремонта.

Тупиковая форма характеризуется неподвижностью объекта ремонта, выполнением основных разборочно-сборочных работ на месте расположения объекта ремонта.

Агрегатныйметод организации ремонта предусматривает замену изношенных агрегатов и узлов новыми или заранее отремонтированными, поступившими из оборотного фонда. Под оборотным фондомпонимается определенный запас исправных агрегатов и узлов, обеспечивающий обезличенный ремонт обслуживаемого парка машин. Первоначально этот запас образуется путем приобретения новых сборочных единиц машин и восстановления отдельных агрегатов списанных машин. Затем оборотный фонд пополняют отремонтированными сборочными единицами.

Этот метод может применяться на ремонтных предприятиях и в условиях эксплуатации. В первом случае машину разбирают на сборочные единицы, которые направляют в ремонтные цехи. Собирают машины с использованием оборотного фонда. Отремонтированные сборочные единицы поступают в оборотный фонд.

При ремонте в условиях эксплуатации ремонтное предприятие только ремонтирует сборочные единицы, а снимает (демонтирует) неисправные и собирает (монтирует) отремонтированные агрегаты и узлы на месте работы машины.

Основные преимущества агрегатного метода организации ремонта:

· сокращение сроков пребывания машины в ремонте (она находится в ремонте только то время, которое необходимо для демонтажа и монтажа сборочных единиц, их регулировки и испытания машины);

· повышение коэффициента технической готовности парка благодаря сокращению сроков ремонта;

· равномерность загрузки ремонтных предприятий, так как небольшие сроки ремонта позволяют строительным организациям в любое время останавливать машины для ремонта;

· улучшение использования производственных площадей ремонтных предприятий, так как потребность в сборочных площадях резко уменьшается вследствие сокращения времени ремонта. При ремонте в условиях эксплуатации площади для разборки и сборки машин на заводе не требуется. Все это позволяет ремонтировать на производственных площадях большее количество сборочных единиц.

Разновидностью агрегатного метода ремонта является метод периодической замены ремонтных комплектов. При этом методе сборочные единицы укрупняют в комплекты, которые заменяют целиком при соответствующем виде ремонта.

Сущность поточного методаремонта заключается в том, что технологический процесс расчленен на отдельные операции, выполняемые на отдельных рабочих местах, расположенных по ходу процесса. Таким образом, могут быть организованы сборка и разборка машин и агрегатов, а также восстановление деталей. Расчленение технологического процесса на операции должно быть согласовано с тактом (ритмом) поточной линии.

Поточное производство требует четкого планирования всего производственного процесса. Все цехи — разборочные, ремонтные, сборки узлов — должны снабжать сборочную поточную линию в соответствии с установленным ритмом.

Благодаря расчленению процессов и узкой специализации рабочих мест при производстве создаются условия для механизации и автоматизации работ, что позволяет значительно снизить трудоемкость и стоимость, а также повысить качество и сократить продолжительность ремонта.

Поточный метод применяют на заводах, ремонтирующих большое число машин одного типа или одной марки.

Практическая работа № 44

Открытая электропроводка. Скрытая электропроводка.

Цель работы : Изучить способы монтажа скрытой и открытой проводки, перечень электротехнических изделий для её монтажа.

Открытые электропроводки на скобах выполняют трехжильным кабелем. Одна из жил кабеля является фазным проводом, вторая нулевым рабочим, третья - нулевым защитным. В соответствии с нормативными документами изоляция нулевой защитной жилы имеет желто – зеленый цвет.

Электропроводки по стенам прокладывают только вертикально и горизонтально на расстоянии 100. ..200 мм от потолка, проемов окон и дверей. Выключатели устанавливают на высоте 1,5 м от пола у входной двери со стороны ручки, а розетки - на высоте 0,8...1 м и на расстоянии не менее 0,5 м от заземленных частей (трубопроводы, раковины и др.). В детских учреждениях выключатели и розетки устанавливают на высоте 1,8 м. Выключатели подключают к фазному проводу так, чтобы неподвижный контакт был присоединен к фазному проводу, приходящему от ввода или щитка.

Установка выключателей, предохранителей, автоматических выключателей в нулевых защитных проводниках запрещена.

Открытая прокладка электропроводок по нагреваемым поверхностям не допускается. Расстояние от открыто проложенных внутри зданий проводов и кабелей, а также от распаечных коробок скрытых проводок до стальных трубопроводов при параллельной прокладке должно быть не менее 100 мм, а при пересечении не менее 50 мм. Расстояние до трубопроводов с горючими жидкостями и газами соответственно не менее 400 мм и 100 мм.

Открытые электропроводки должны прокладываться с учетом архитектурных линий помещений (карнизов, плинтусов и т. п.). Опорные конструкции (кронштейны, скобы) электропроводок должны закрепляться на строительных конструкциях зданий без ослабления их прочности, а незащищенные провода должны крепиться к конструкциям с применением изоляционных прокладок.

По строительным основаниям прокладывают защищенные изолированные провода и небронированные кабели сечением до 16 мм². Электропроводку выполняют:

• на отдельных креплениях непосредственно к основанию;

• на стальных полосах и проволоке (катанке), закрепленных вплотную к основанию;

• на натянутой стальной проволоке (струне), закрепленной вплотную к основанию.

Расстояния между креплениями защищенных проводов и кабелей должны быть не более 500 мм при горизонтальной прокладке и 1000 мм — при вертикальной.

Радиусы изгибов защищенных проводов, а также небронированных кабелей с металлической и полимерной оболочкой должны быть не менее шести их наружных диаметров.

Шов металлической оболочки защищенных проводов при их вертикальной прокладке должен быть обращен в сторону опорной поверхности. При горизонтальной прокладке проводов по стенам шов должен быть направлен вниз во избежание затекания в него влаги.

В местах пересечения с другими проводниками провода и кабели укладывают в открытые гладкие борозды, изоляционные трубы, надеваемые на один из пересекающихся проводов, или в металлические короба.

Непосредственно к основаниям провода и кабели крепят отдельными металлическими скобами (штампованными, с ребром жесткости, или с одной и двумя лапками), пластмассовыми скобами (для проводов и плоских двухжильных кабелей), бандажными металлическими полосами с пряжками, пластмассовыми держателями, а также закрепами-пряжками Л112, приклеенными к основанию клеем БМК-5К.

При креплении проводов и кабелей в качестве несущих стальных полос применяют монтажные перфорированные полосы и ленты шириной 16 мм и толщиной 0,8 мм, полосы из отходов стального листа, имеющие ширину 20—30 мм и толщину 0,8 — 1,5 мм, горячекатаную или холоднокатаную стандартную ленту шириной 20 — 30 мм и толщиной 0,8 — 1,5 мм.

Полосы и ленты крепят вплотную к основанию по всей длине трассы, за исключением углов поворота. Расстояние между точками крепления должно составлять 800 — 1000 мм.

Расстояние от концов отрезка полосы до крайних точек ее крепления обычно составляет 50—70 мм, а при последовательном закреплении отрезков полос по трассе с разрывами расстояния между их соседними концами не должны превышать 300 мм.

Проходы проводов и кабелей через несгораемые стены и перекрытия должны выполняться в отрезках пластмассовых труб, а через сгораемые - в отрезках стальных труб, которые после прокладки проводок уплотняют легкосъемными материалами (шлаковатой и т. п.). Заготовку элементов электропроводок из проводов, кабелей, труб следует выполнять в мастерских электромонтажных участков.

Скрытые электропроводки, выполняют проводами ПУНП и кабелем ВВГ с прокладкой их непосредственно в толще строительных конструкций: под штукатуркой, в гипсовых и бетонных перегородках, в пустотах и каналах стен и перекрытий, с замоноличиванием в строительные конструкции при их изготовлении на заводах железобетонных изделий и на домостроительных комбинатах.

Скрытые проводки широко применяют во вновь строящихся и реконструируемых многоэтажных жилых и общественных зданиях массового строительства, а также в служебных и вспомогательных зданиях и помещениях промышленных предприятий. Скрытые проводки в этих зданиях применяют для прокладки, как групповых осветительных сетей, так и для питающих и распределительных силовых цепей. При этом должны соблюдаться следующие требования: при скрытой прокладке под слоем штукатурки или в тонкостенных (до 80 мм) перегородках провода (кабели) должны быть проложены параллельно архитектурно-строительным линиям. Расстояние между горизонтально проложенными проводами (кабелями) и плитами перекрытия не должно превышать 150 мм. В строительных конструкциях толщиной свыше 80 мм провода должны быть проложены по кратчайшим трассам. Крепление проводов (кабелей) при скрытой прокладке должно обеспечивать плотное прилегание их к строительным основаниям. При этом расстояния между точками крепления должны составлять при прокладке на горизонтальных и вертикальных участках заштукатуриваемых пучков проводов (кабелей) — не менее 0,5 м; одиночных проводов — 0,9 м.

Проходы небронированных кабелей, защищенных и незащищенных проводов через несгораемые стены (перегородки) и междуэтажные перекрытия должны быть выполнены в отрезках труб, или в коробах, или проемах, а через сгораемые — в отрезках стальных труб.

Проемы в стенах и перекрытиях должны иметь обрамление, исключающее их разрушение в процессе эксплуатации. В местах прохода проводов и кабелей через стены, перекрытия или их выхода наружу следует заделывать зазоры между проводами, кабелями и трубой (коробом, проемом) легко удаляемой массой из несгораемого материала. Уплотнение следует выполнять с каждой стороны трубы (короба и т. п.).

Наименьший допустимый радиус изгиба проводов с резиновой изоляцией принимают не менее 6 d, с пластмассовой изоляцией — 10d, а с медной гибкой жилой — 5d, где d—наружный диаметр провода. Спуск к выключателям и розеткам при скрытых проводках выполняют по вертикали.

Параллельно трубопроводам провода и кабели прокладывают на расстоянии не менее 100 мм, а от трубопроводов с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями и газами — не менее 400 мм. В местах пересечения и сближения с горячими трубопроводами провода и кабели защищают (теплоизоляцией) от воздействия высокой температуры или должны иметь соответствующее исполнение.

Открытая и скрытая прокладка установочных проводов не допускается при температуре ниже минус 15°С.

Разметку трасс электропроводки, мест установки ответвительных коробок и коробок под выключатели и розетки, крюков под светильники, а также прокладку проводов производят после окончания основных строительных работ, до выполнения штукатурных работ и работ по укладке чистого пола. Работы по разметке начинают с мест установки по проекту щитков, светильников, выключателей и розеток, а затем размечают трассы прокладки проводов. Горизонтальную прокладку плоских проводов по стенам обычно выполняют на расстоянии 100—150 мм от потолка или 50—100 мм от балки или карниза. Провода могут быть также уложены в щели между перегородкой и перекрытием или балкой. Спуски и подъемы к выключателям, розеткам и светильникам выполняют вертикально.

Для выхода проводов в пустоты плит перекрытия или в трубы, укладываемые поверх перекрытия, а также для выхода проводов к светильнику и для его подвески в плитах пробивают или просверливают отверстия. В местах, где плиты перекрытия опираются на кирпичные станы, вывод проводов в перекрытия может быть выполнен также путем углубления борозды.

Разметку мест установки светильников и трасс прокладки проводов выполняют аналогично разметке при выполнении открытых проводок плоскими проводами.

Заготовка:В перегородках и в кирпичных стенах при помощи электро- и пневмоинструмента выполняют борозды, отверстия. Для пробивных работ по бетону и кирпичу применяют пневматические рубильные молотки с пластинками из твердых сплавов. Сверление в кирпичных и гипсобетонных перегородках гнезд (ниш) под коробки — ответвительные и для выключателей и розеток — выполняют с помощью специальных коронок типа КГС диаметром 68 мм с пластинами из твердых сплавов. При использовании пустот в многопустотных плитах перекрытия для прокладки проводов следует иметь в виду, что плиты в здании укладывают на продольные стены (тогда пустоты в них располагаются поперек продольной оси здания) или на поперечные стены (тогда пустоты располагаются вдоль оси здания). Соответственно этому прокладывают и трассы проводок по стенам и перегородкам. Необходимо также учитывать, что в некоторых плитах пустоты могут иметь по центральной линии поперечную бетонную перемычку, которую необходимо пробить для сквозной прокладки проводов к светильникам. Подвеску светильников выполняют на крюках. Для соединения и ответвления проводов (кабелей) применяют пластмассовые или металлические ответвительные круглые коробки с крышками. Коробки изготовляют разных размеров по диаметру и высоте, что позволяет подобрать их в зависимости от количества соединяемых в них проводов и толщины штукатурного намета.

Выключатели и розетки устанавливают в металлических и пластмассовых круглых коробках. Коробки укрепляют на стенах на алебастровом или цементном растворе, на дюбелях, а также гвоздями. Коробки располагают на оштукатуриваемых стенах так, чтобы верхняя еёкромка размещалась заподлицо с поверхностью штукатурки (по «маякам»).

Прокладка:Скрытую прокладку проводов (кабелей) выполняют в той же последовательности, что и открытую. Провод укладывают на поверхности стен, покрываемых мокрой штукатуркой, или в борозде и сначала закрепляют (примораживают) раствором у коробок, а затем по длине трассы — в нескольких местах, чтобы не было провисания и неплотного прилегания его к поверхности основания. При укладке провода в борозде производят заделку борозды раствором заподлицо с чистой поверхностью стены (перегородки). Крепление проводов (кабелей) гвоздями при скрытой электропроводке не допускается.

При скрытой прокладке проводов по деревянным основаниям по всей длине трассы производят предварительную укладку листового асбеста или слоя намета. Листовой асбест толщиной не менее З мм нарезают полосками. Ширина полоски обеспечивает выступ асбеста за край проводов с каждой стороны не менее чем на 10 мм. На деревянных поверхностях, обшитых дранкой для последующего оштукатуривания, по всей длине трассы проводки вырезают дранку по ширине асбестовой прокладки или слоя намета.

В ответвительных коробках и в монтажных стыках узлов проводки, изготовленных в МЭЗ, а в иных случаях во всех коробках провода вначале соединяют скруткой. Соединения проводов сваривают или спрессовывают и изолируют после проверки всей групповой сети помещения на горение ламп. При соединении проводов в коробках и при подсоединении к выключателям и оставляют запас проводов.

Электропроводка в сборных гипсокартонных перегородках. В связи со всё большим распространением строительства жилых и общественных зданий со сборными гипсокартонными перегородками, собираемыми непосредственно на объекте на деревянных или металлических рамах-каркасах, обшиваемых с обеих сторон гипсокартонными листами, возникла необходимость выполнять электропроводку и в них. Электромонтажные работы ведутся одновременно со сборкой перегородок. При этом до начала монтажа электропроводки строительная организация монтирует каркас и устанавливает на нем гипсокартонные листы только с одной стороны. Электромонтажная организация высверливает в гипсокартонных листах в местах, указанных в проекте, отверстия под коробки диаметром 68 мм с помощью коронки КГС. Электропроводка в перегородках может выполняться проводом ПУНП в винипластовых трубах диаметром 20—25 мм либо кабелем ВВГ без труб. Трубы прокладываются через перфорацию в профилях каркаса и крепятся к листу скобками. Коробки устанавливаются в отверстиях диаметром 68 мм до упора пластин в лист и фиксируют в нем. Установка коробки в противоположном гипсокартонном листе производится аналогично указанному выше после выполнения электромонтажных работ в межлистовом пространстве перегородки и установки строительной организацией листа на каркас.

Электропроводки в трубах выполняют с целью их защиты от механических повреждений или от воздействия окружающей среды (например, сырость, воздействие химически активных газов). Для электропроводок применяют трубы:

1. Стальные (тонкостенные, толстостенные)

2. Пластмассовые (полиэтиленовые, поливинилхлоридные, полипропиленовые).

Тонкостенные сварные трубы применяют в сухих, пожароопасных,и в редких случаях во взрывоопасных помещениях, но не рекомендуютсяприменять для электропроводок в помещениях с химически активной средой.

Стальные толстостенные (водогазопроводные)могут применяться во всех условиях, но рекомендуются к применению во взрывоопасных и пожароопасных помещениях.

Электропроводки в пластмассовых трубах применяют, когда максимальная температура окружающей среды не превышает 60⁰С. Трубы прокладывают как открыто, так и скрыто. При открытой прокладке трубы крепят так, чтобы обеспечить их свободные перемещения при линейном расширении и сжатии от изменения температуры окружающей среды (подвижное крепление).

Для электропроводок используют трубы наружным диаметром 20, 25, 32, 40 и 50 мм.

При заготовке труб применяют нормализованные углы поворота 90^о, 120^о, 135^о, а также 105^ои 150^ои радиусы изгиба 400, 800 и 1000 мм. При этом радиусы 400мм используют в случаях прокладки труб в перекрытиях, при их вертикальных выходах и в стеснённых местах, а 800 и 1000 мм – в случаях прокладки труб в монолитных фундаментах и кабелей с однопроволочными жилами в трубах.

Разбивку и привязку трубных трасс выполняют так, чтобы они не совпадали с горячими поверхностями и имели максимальное количество обходов препятствий.

Трубы прокладывают так, чтобы в них не мог скапливаться конденсат. При обходе препятствий на строительных участках трасс не должна скапливаться влага, поэтому их прокладывают с небольшим уклоном, а в местах возможного скопления влаги устанавливают протяжные коробки.

В соединительных пакетах (пакет – расположение труб в несколько слоев) трубы располагают ступенчато, т.е. так, чтобы концы труб каждого следующего слоя были на 100 мм короче концов предыдущего.

При прокладке в фундаментах и полах концы труб до бетонирования следует закрыть заглушками.

Неметаллические трубы прокладывают в подготовке полов производственных помещений на глубине, обеспечивающей замоноличивание труб слоем бетонного раствора не менее 50 мм.

В общественных, административных и других зданиях, где нагрузки на полы не значительны, допускается уменьшать толщину слоя бетона над неметаллическими трубами до 20 мм.

В местах пересечения трубных трасс нижний ряд неметаллических труб защищают слоем раствора толщиной не менее 10 мм, при этом глубина заложения верхнего ряда труб должна быть не менее 100 мм.

Если необходимую глубину заложения пересекающихся труб обеспечить невозможно, на каждую из них в местах пересечения надевают гильзу из стальной трубы большего диаметра или применяют другие меры, обеспечивающие их сохранность.

Выходы труб из фундаментов, подливок полов защищают отрезками или коленами тонкостенных стальных труб на высоту до 1,5 м.

Выбор диаметра труб осуществляется по номограмме в зависимости от количества проводов и их диаметра, рис. 5.4.

Рисунок 5.4Номограмма выбора диаметра труб для прокладки в них проводов.

Таблица 5.4.

Затягивание проводов в трубы:Вначале затягивают стальной тросик или проволоку диаметром 1,5-3 мм с петлей на конце.

В торцах труб вставляют пластмассовые втулки типа В17УХЛ2…В82УХЛ2 для защиты изоляции проводов от механических повреждений.

Провода предварительно замеряют с запасом и выравнивают, протягивая их через зажатую сухую тряпку, присоединяют к проволоке и затягивают в трубу. Провода и кабели должны лежать в трубах свободно, без натяжения.

Все соединения и ответвления проводов выполняют в соединительных и ответвительных ящиках и коробках, конструкция которых должна соответствовать способам прокладки и условиям среды. В коробках и корпусах аппаратов оставляют запас провода для присоединения.

Соединение, ответвление и оконцевание медных и алюминиевых жил проводов и кабелей выполняют опрессовкой, сваркой, пайкой или специальными зажимами.

Соединение и ответвление однопроволочных жил проводов в скрутке суммарным сечением до 12,5 мм²выполняют электросваркой контактным разогревом, используя аппарат ВКЗ – 1.

Зануление и заземлениеэлектропроводок выполняют гибкой медной перемычкой от трубы к корпусу или через трубу заземляющими гайками. Вставки из металлорукава соединяют заземляющей перемычкой из троса при помощи муфты

(рис.5.5).

5.3

Рисунок5.5За нуление (заземление) труб: 1– гибкая перемычка;

2–

заземляющие гайки; 3–муфта типа ТР; 4–металлорукав.

Наименьшие размеры заземляющих и нулевых защитных проводников в соответствии с ПУЭ:

а) неизолированные проводники: медь - сечением 4 мм², алюминий - 6 мм², сталь - диаметром 5мм;

б) изолированные провода: медь - сечением 1,5 мм², алюминий – 2,5мм²

После окончания монтажа производят проверку и испытание трубной проводки.

Испытание включает в себя:

• - проверку надежности крепления труб; наличия зануления (заземления); соединения проводов в коробках и с оборудованием.

• - измерение сопротивления изоляции проводов между каждым проводом и трубой (норма – не менее 0,5 МОм) с помощью мегомметра на 1000 В.

Тросовыми называют электропроводки, у которых провода или кабели укреплены на натянутом несущем стальном тросе.

В сельском хозяйстве тросовые электропроводки применяют в производственных помещениях всех типов, в животноводческих и хозяйственных постройках и в наружных установках как для осветительных, так и для силовых сетей.

Проводки на собственном несущем тросе выполняют специальными тросовыми проводами марок APT, АВТ-1, АВТС-1 и другими, содержащими в своей конструкции многопроволочный трос, вокруг которого навиты 2…4 изолированных проводника. Для отыскания одноименных жил в процессе монтажа на изоляции проводов имеется отличительная маркировка в виде полосок.

Проводки с креплением проводов и кабелей непосредственно к натянутому тросу или проволоке выполняют незащищенными проводами марок АПВ, АПРВ, ПВ и другими, а также кабелями - АВРГ, АВВГ, ВРГ и др. Разновидность таких проводок — струнные электропроводки (рис. 5.6). Струну изготавливают из стальной проволоки диаметром 2…4 мм. Ее закрепляют вплотную к строительным основаниям, например, привариванием к закладным деталям или пристреливанием.

Струнные проводки применяют для монтажа проводов по железобетонным стенам, балкам и другим конструкциям, где крепление проводок другими способами затруднено.

Концевые крепления тросов и провода APT к строительным основаниям выполняют анкерами АОК-500, натяжными муфтами типа НМ-300 и HM - 500 и тросовыми зажимами ЗТ-5КП.

Анкерные конструкции следует крепить к стенам или колоннам зданий, крепление их к балкам и фермам не допускается.

Расстояние между анкерными креплениями несущего троса должно быть не более 100 м, между промежуточными — не более м: при прокладке одного-двух кабелей сечением до 70 мм² — 30, двух сечением более 95 мм²— 12.

Для разгрузки тросов и уменьшения стрелы провеса применяют вертикальные струны-подвески, располагаемые в местах установки светильников или ответвительных коробок. Для струн используют стальную проволоку диаметром 1,5—2 мм.

Все металлические части тросовой проводки, включая трос, должны быть заземлены. Несущий трос следует заземлять (занулять) в двух точках с противоположных концов разъемным соединением его гибкими перемычками с заземляющим проводником. Трос из стальной катанки может быть присоединен к заземляющему проводнику сваркой.

Рисунок 5.6 Виды проводок: а - тросовая; б - кабельная; 1 - анкерное крепление; 2 - натяжная муфта; 3 - тросовый зажим; 4 - ответвительная коробка; 5 - струнная подвеска; 6 светильник; 7 - провод APT; 8 - трос; 9 - несущий трос; 10 - кабель; 11 — крепление кабеля к тросу; в - струнная: 1 - струна; 2 - провод.

Тросовые электропроводки заготавливают в МЭЗ на специальных технологических линиях и доставляют на место монтажа электропроводки в бухтах или на инвентарных барабанах. Технологические линии сборки тросовых электропроводок предназначены для выполнения следующих операций:

• правки катанки и окраски или покрытия ее полимером (если катанка без защитных покрытий);мерной резки проводов и снятия с них изоляции;

• скрутки и отрезки жил проводов;

• сварки жил проводов;

• сборки и комплектования электропроводок и намотки их на инвентарные барабаны.

Для изготовления тросовых проводок составляют замерочные эскизы, где указывают: марку, площадь сечения и число жил проводов или кабелей; общую длину и размеры отдельных участков проводок; марку и диаметр несущего троса; способы закрепления проводов к тросу; типы концевых анкерных креплений, промежуточных подвесов и другие сведения (рис. 5.7).

Рису нок

5.7

Прим

ер соста влен ия замер очно го эскиза осветительной тросовой электропроводки.

В условиях электромонтажного участка заготовку тросовых проводок организуют в мастерской, оснащенной инструментом и приспособлениями для работы.

Отрезок или часть несущего троса приспособлениями натягивают между противоположными стенами на высоте 1,2…1,5 м. На верстаке при помощи механизмов для резки, зачистки и оконцевания проводов и тросов по замерочному эскизу нарезают отрезки проводов и кабелей. Предварительно подготовленные провода и материалы укладывают на передвижной монтажный столик, расположенный под тросом. Электромонтер, перемещаясь со столиком вдоль троса, собирает проводку в соответствии с эскизом. По мере готовности проводку наматывают на барабан и в таком виде доставляют на объект.

В специализированных электромонтажных организациях создают технологические линии для поточной заготовки проводок, оснащенные более производительными механизмами.

Несущие тросы.Материал и диаметр троса определяются проектом. В качестве несущих тросов применяют сплетенные из стальных оцинкованных проволок стальные канаты(тросы) диаметром 3 — 6,5 мм. Допускается также использовать стальную оцинкованную или имеющую лакокрасочное покрытие горячекатаную проволоку (катанку) диаметром 5 — 8 мм. Для вертикальных подвесок рекомендуется стальная проволока диаметром 1,5—2 мм.

Крепление несущих тросов.Концевые крепления несущих тросов к строительным элементам зданий выполняют в строительных конструкциях анкерными устройствами со сквозными болтами.

Для промежуточных креплений несущих тросов к балкам, фермам, колоннам и перекрытиям используют охватные конструкции, распорные дюбели, крюки, шпильки и серьги. Допускается также крепить тросы на вертикальных подвесках из проволоки или проволочных растяжках.

Стрела провеса.Стальной трос должен быть натянут до минимально возможной стрелы провеса, но в пределах, обеспечивающих достаточный запас его прочности. Стрелу провеса троса в пролетах между креплениями принимают в пределах от 1/40 до 1/60 длины пролета. Этому требованию при пролетах 6 и 12 м удовлетворяют соответственно стрелы провеса троса 100—150 и 200—250 мм.

Крепление проводов и кабелей. Кабели и провода, подвешенные на тросах, в местах перехода их с троса на конструкции зданий должны быть разгружены от механических усилий. Непосредственно к тросу их крепят металлическими или пластмассовыми бандажными полосками с пряжками, перфорированной лентой с кнопками через 500 мм или специальными тросовыми подвесками (только незащищенные провода сечением до 6 мм² через 1,5 м. При непосредственном креплении к тросу незащищенных проводов в местах крепления необходимо устанавливать изоляционные прокладки толщиной не менее 0,5 мм.

Работы по монтажу тросовых электропроводок обычно выполняют в две стадии: к первой стадии относятся работы, выполняемые на монтажно-заготовительном участке (МЗУ); ко второй - работы на объекте.

Работы на объекте включают следующие операции:

• Разбивка трасс - заключается в нанесении краской на строительных элементах мест установки анкеров, для концевых креплений троса, вертикальных подвесок и т.п.

• Подготовка трассы к прокладке тросовой электропроводки - эта операция включает пробивку проемов, отверстий и гнезд, установку анкерных болтов и конструкций для крепления подвесок.

• Подготовка линий к подъему - операция включает раскатку приготовленной проводки, временное закрепление на высоте 1,5...2м для выравнивания и присоединения светильников, не установленных на МЗУ.

• Подъём линии на проектную отметку - производится закрепление одного конца несущего троса на анкере и заземление троса с этого конца. Далее выполняется последовательный подъем линии с закреплением на промежуточных подвесках.

• Натягивание и закрепление линии - заключается в подтягивании второго конца троса к натяжному устройству, креплении к нему этого конца, окончательной натяжке троса (рис. 5.8) и заземлении второго конца (рис.

5.9).

Рисунок 5.8. Технология крепления анкеров и тросов: 1-шпилька; 2-анкер К 300; 3-натяжная муфта К 679: 4-крюк; 5-тросовый зажим; 6-конец троса для зануления; 7-трос; 8-проволока; 9-обойма; 10-наконечник для зануления.

Рисунок 5.9 Крепление троса к стенам: а) концевое крепление троса и заземление его; б)

натяжное крепление троса;

1-гайка; 2-шайба; 3-муфта; 4-анкер; 5-крюк.

 Прочие работы - выполняются на объекте монтажа и включают:

- присоединение ответвлений, спусков и светильников, установленных не на тросе;

- присоединение питания;

- проверку целости проводов и измерение сопротивления изоляции;

- контрольное включение линии.

Электропроводки в коробах и лотках.

Электропроводки в коробах применяют в помещениях для питания силовых и осветительных электроприемников.

Короб предназначен для прокладки в нем проводов и представляет собой гнутую

П-образную конструкцию из листовой стали длиной 2 или 3 м и сечениями от 50×30 до 400×200 мм. Короба могут, быть глухими (со сплошными стенками со всех сторон) или открытыми (с крышками). Для изменения направления трассы и ее разветвления выпускают угловые, тройниковые и крестообразные короба; для перехода трассы с одного сечения (200×100 мм) на другое (150×100 мм) — переходные короба (рис.5.10).

Короба предназначены для установки в помещениях всех классов (кроме взрывоопасных). Короба применяют там, где требуется механическая защита проложенных в них проводов. Короба прокладывают на конструкциях, по стенам, потолкам, по технологическому оборудованию непосредственно; между технологическим оборудованием и относящимися к нему выносными элементами; в случаях, когда провода должны быть скрыты по условиям технической эстетики. При необходимости прокладка короба допускается в полах, если их конструкция предназначена для такого вида прокладки.

Рисунок 5.10. Стальные короба: а — прямой короб; б — угловой короб для изменения трассы в горизонтальной плоскости;; в— угловой короб для применения вертикальной плоскости;; г — тройниковый короб

При установке коробов параллельно с трубопроводами расстояние между ними должно быть не менее 100 мм, а между коробами и трубопроводами с горючими жидкостями и газами — не менее 250 мм. При меньших расстояниях (сближениях) и при пересечении с трубопроводами провода должны быть защищены от механических повреждений на всём участке сближения или пересечения. При этом защита последних удлиняется с каждой стороны на 500 мм.

Соединение прямых секций коробов между собой, а также с угловыми, тройниковыми, крестовыми секциями должно быть надежным и обеспечивать непрерывный электрический контакт.

Для установки и крепления коробов на основания, а также крепления в них проводов применяют кабельные стойки с полками и ключами, зажимы, скобы, подвески и др. Электропроводки в коробах выполняют проводами АПВ, АПРН, ПУНП и кабелями АВВГ, АПВГ, АВРГ, АНРГ, ВВГ и др.

Высота открытой прокладки проводов в коробах со степенью защиты IP20 от уровня пола не нормируется. В коробах разрешается прокладывать провода с резиновой и пластмассовой изоляцией (не поддерживающей горение) всех сечений и небронированные кабели с пластмассовой (не поддерживающей горение) оболочкой сечением до 16 мм²включительно. Предельное количество проводов и кабелей должно проверяться по условиям механической прочности коробов: интенсивность распределения нагрузки при расстоянии между опорами 3 м и их поперечных сечениях 50×30.. .400×200 мм не должно превышать 30. ..900 Н/м.

Монтажу электропроводок в коробах предшествует подготовительная и заготовительная работа.

Подготовительной работына объекте монтажа проводятся разметочные, пробивные и крепежные работы. В частности, размечают трассы коробов с учетом мест установки концевых, промежуточных, обходных, переходных и т. п.

настенных и подвесных опорных конструкций (кронштейны, кабельные стойки, подвески и т. д.); производят пробивку отверстий, гнезд, проемов, не выполненных в процессе строительства; устанавливают опорные конструкции и др.

Заготовительные работысостоят из сборки монтажных блоков из коробов (прямых, угловых, крестовых, соединительных секций) и их маркировки в соответствии с указаниями ППР (проект производства работ).

Электромонтажные работыпо электропроводкам в коробах,в основном,сводятся к монтажу коробов на основания и укладке на них проводов и кабелей. Монтаж магистралей из коробов и блоков из них проводят в следующей последовательности: подъем их на проектную отметку, установка и закрепление на опорных конструкциях, выполнение обходов и переходов, создание металлической связи между ними, заземление.

Короба после установки на трассе присоединяют к магистрали заземления болтами или сваркой не менее чем в двух местах.

По окончании монтажа коробов все нарушенные лакокрасочные покрытия восстанавливают во избежание коррозии.

В коробах провода и кабели допускается прокладывать многослойно с упорядоченным и произвольным (россыпью) взаимным расположением. Сумма их сечений при этом, рассчитанных по наружным диаметрам, включая изоляцию оболочки, не должна превышать: для открытых коробов 40 % сечения короба в свету; глухих — 35 %.

При горизонтальном расположении короба (крышкой вверх) крепление проводов и кабелей к нему не требуется, а при вертикальном (крышкой вниз или в боковую сторону) — обязательно с шагом 1 м. Расстояние между точками крепления при этом не должно превышать 3 м — крышка направлена в боковую сторону, 1,5 м — крышка направлена вниз.

По окончании работы присоединяют ответвления при помощи ответвительных зажимов, а также провода и кабели к электроустановкам; проверяют непрерывность металлической цепи «фаза — нуль» и устраняют обнаруженные дефекты.

Электропроводки на лотках и в коробах относительно простыпри монтаже и удобны в эксплуатации. Однако они требуют много металла, поэтому применяются лишь тогда, когда разместить провода и кабели непосредственно на стенах, тросах или в трубах становится трудно или невозможно по техническим и эстетическим соображениям.

В последнее время для выполнения электропроводок интенсивно начали применяться пластмассовые короба из самозатухающего ПВХ (рис.5.11). Короба состоят из основания и крышки, поставляются в 2-х метровом исполнении сечением от 11×10 мм до 140×70мм.

Рисунок 5.11. Пластмассовые короба из самозатухающего ПВХ

Контрольные вопросы

1. Как проверить отсутствие короткого замыкания в электропроводке без измерительных приборов?

2. Как выполнить проверку целостности жил проводов и кабелей без измерительных приборов?

3. Укажите причину неисправности – «лампы горят вполнакала»

4. Укажите причину неисправности – «наличие напряжения в патроне» при разомкнутом выключателе.

5. Перечислите последовательность операций при подключении макета к сети.

6. Перечислите правила техники безопасности при монтаже и ремонте электропроводки.

Практическая работа № 45

Достоинства и недостатки электропроводов.

Цель работы : Изучить конструкцию проводов и кабелей, маркировку, назначение и их классификацию .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Ознакомится с образцами проводов, шнуров и кабелей.

2. По методическим указаниям данной инструкционной карты изучить маркировку, область применения проводов, шнуров и кабелей.

3. Разбить на группы образцы проводов, шнуров и кабелей в зависимости от типа изоляции и номинального напряжения.

кабели

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии при напряжении промышленной частоты и постоянном напряжении и являются наиболее ответственными изделиями кабельной отрасли.

Рис.1. Классификация силовых кабелей.

Одно- и трехжильные кабели низкого напряжения предназначены для работы в сетях напряжением 1-35 кВ, а двух- и четырехжильные – с напряжением до 1 кВ. Четвертая жила в кабеле является заземляющей или зануляющей, и поэтому ее сечение, как правило, меньше сечения основных жил. Жилы кабелей низкого напряжения изготавливаются из меди и алюминия однопроволочные либо многопроволочные уплотненного типа. Применение скрученных из отдельных проволок жил силовых кабелей позволяет сохранить их гибкость при больших сечениях.

Маркировка силовых кабелей

I. А- алюминиевая жила

Примечание: согласно этой системе, медные токопроводящие жилы в маркировке кабелей не обозначаются специальной буквой.

II. П – полиэтилен

В – поливинилхлоридный пластикат

Р – резина изоляция

Пс – самозатухающий полиэтилен

Пв – вулканизированный полиэтилен

Примечание: бумажная пропитанная изоляция не имеет буквенного обозначения.

III. А – алюминиевая С – свинцовая

П – полиэтиленовая

В – поливинилхлоридная

Р – резиновая

НР – оболочка из резины, не поддерживающей горения.

IV. Б – броня из двух стальных оцинкованных лент с антикоррозийным защитным покровом

Бн – то же, но не с горючим защитным покровом

Г – отсутствие захитных покровов поверх брони или оболочки

К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок с защитным покровом П – броня из плоских стальных оцинкованных проволок с защитным покровом

Бб – броня из профилированной стальной ленты

Шв (Шп) – защитный покров из выпрессованного шланга из поливинилхлоридного пластиката (полиэтилена).

Рис.2. Двухжильные кабели с круглыми Рис.3. Трехжильные кабели с круглыми и сегментными жилами. и секторными жилами.

Силовые кабели низкого напряжения с бумажной пропитанной изоляцией по конструктивным признакам делятся в основном на кабели с поясной изоляцией (до 10 кВ) и с отдельно освинцованными жилами (20 и 35 кВ).

Силовые кабели с поясной изоляцией выпускаются трехжильного типа с секторными жилами из меди или алюминия в диапазоне сечений 6-240мм². В качестве изоляции в них используется кабельная бумага, которая накладывается на

жилу методом обмотки и пропитывается затем вязким маслоканифольным составом. Поверх скрученного из изолированных жил сердечника кабеля накладывается поясная изоляция, толщина которой меньше, чем толщина фазной (жильной) изоляции, так как жильная изоляция рассчитывается на линейное напряжение, которое в три раза больше фазного.

В кабелях на напряжения 1 и 3 кВ толщина изоляции выбирается, как правило, из условия ее механической прочности (отсутствия повреждений при изгибах). Промежутки между изолированными жилами заполняются жгутами из сульфатной бумаги.

Так как бумажная пропитанная изоляция имеет большую гигроскопичность, то при ее использовании необходимо применять металлические оболочки (свинцовые или алюминиевые), которые защищаются от механических повреждений и коррозии специальными покрытиями. Силовые кабели с поясной изоляцией составляют пока еще большую часть кабельной продукции и имеют следующие марки: АС, АСГ, СГ,

ААШв, ААШп, СБ, СБГ, СШв, ААБ и т.д.

Рис.4. Четырехжильные кабели.

Недостаток силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией: ограничение при прокладке на местности с большим перепадом высот, так как в этом случае пропиточный состав постепенно стекает в нижнюю часть трассы, что приводит к повышению давления в кабеле и может вызвать повреждение оболочки. Одновременно верхний участок кабеля лишается значительной части пропиточного состава, что приводит к образованию пустот и, следовательно, к уменьшению электрической прочности кабеля. Поэтому указанные кабели рекомендуется применять при перепаде высот не более 20 м, для кабелей на напряжение 1 кВ, 15 м для кабелей на напряжение 10 кВ.

На трассах с большим перепадом высот рекомендуется применять специальные кабели для вертикальной прокладки типа СБВ и ЦБС. Кабели марки СБВ имеет обеднено пропитанную бумажную изоляцию, которая изготовляется путем удаления некоторой части пропиточного состава при нагреве в специальных устройствах. Снижение электрической прочности изоляции компенсируется повышением ее толщины. Для кабелей с обеднено пропитанной изоляцией перепад высот по трассе составляет не более 100 м. В местностях с большим перепадом высот применяется кабель марки ЦСБ, бумажная изоляция которого пропитывается нестекающими пропиточными составами на основе синтетического церезина, обладающими большой вязкостью при рабочей температуре кабеля, хорошей адгезией к жиле и достаточно высокими электроизоляционными свойствами, что позволяет использовать их в сетях напряжением до 10 кВ.

На напряжения 20 и 35 кВ изготовляются кабели либо в одножильном исполнении в свинцовой и алюминиевой оболочке с сечением жил 120-300 мм², либо в трехжильном исполнении, при котором кабель скручивается из трех круглых изолированных бумажной пропитанной изоляцией жил, каждая из которых имеет свинцовую оболочку, что позволяет создать в кабеле радиальное электрическое поле (марки ОСБ, ОСК, АОСБ, АОСБГ, АОСК). Кабели с отдельно освинцованными жилами сечением 120—150 мм², сохраняют достаточную гибкость, содержат меньшее количество пропиточного состава и имеют лучшие условия для теплоотвода. Недостатком их являются большая масса и повышенный расход металла для оболочек.

Силовые кабели с резиновой изоляцией предназначены в основном для неподвижной прокладки с малыми радиусами изгиба в сетях переменного напряжения 660 В или постоянного напряжения 1,3, 6 и 10 кВ. Данные кабели могут иметь медные или алюминиевые токопроводящие жилы как круглой, так и секторной формы, изолированные изоляционной резиной. Поверх изолированных жил или сердечника кабеля, скрученного из нескольких жил, накладывается оболочка из свинца, поливинилхлоридного пластиката или шланговой резины. В некоторых случаях, которые определяются условиями прокладки кабелей, они могут иметь упрочняющие покровы, состоящие из двух стальных лент, и защитные антикоррозионные покровы обычной конструкции.

Силовые кабели с пластмассовой изоляцией предназначены для неподвижной прокладки и могут эксплуатироваться в электрических сетях переменного напряжения 1 —35 кВ. Это наиболее перспективный тип кабелей, поскольку они достаточно просты в изготовлении, удобны при монтаже и эксплуатации. Применение пластмассовой (полиэтиленовой или поливинилхлоридной) изоляции, которая отличается хорошей технологичностью, гибкостью, достаточно высокими электроизоляционными характеристиками и влагостойкостью, позволяет во многих случаях отказаться от применения металлических оболочек, что значительно снижает массу кабеля и его стоимость. Они изготовляются в одно- и многожильном исполнении с медными и алюминиевыми

токопроводящими жилами круглой или секторной формы в диапазоне сечений 1,5-240 мм². Для кабеля на напряжение 1 -10 кВ может использоваться как поливинилхлоридная, так и полиэтиленовая изоляция, причем применяется не только термопластичный (линейный) полиэтилен, но и сшитый, который имеет большую нагревостойкость.

Кабели на напряжение 35 кВ имеют только полиэтиленовую изоляцию, которая обеспечивает более высокие электроизоляционные характеристики.

В настоящее время силовые кабели с пластмассовой изоляцией все шире приходят на смену кабелям с пропитанной бумажной изоляцией.

На переменное напряжение выше 35 кВ применяются в основном силовые кабели маслонаполненного типа низкого (0.4-0.5 МПа) и высокого (более 0,5 МПа) давлений. Использование повышенного давления в кабеле затрудняет развитие ионизационных процессов в газовых включениях, что позволяет применять бумажную изоляцию, пропитанную маслом, при напряженности электрического поля 20-25 МВ м.

На напряжение 110 — 220 кВ изготовляются, как правило, кабели низкого давления (рис.5). Эти кабели имеют только медные луженые жилы сечением 120800 мм², поверх которых накладывается бумажная изоляция, пропитанная маловязким минеральным маслом. Для улучшения подпитки бумажной изоляции маслом в центре жилы кабеля имеется канал, который формируется обычно из луженых Z-образных проволок При большой толщине изоляции (для кабеля на напряжение 200 кВ) иногда делаются дополнительные каналы под оболочкой кабеля, чтобы уменьшать перепад давления в изоляции при нагревании и охлаждении кабеля. Кроме того, канал а центре жилы может быть образован с применением спирально намотанной круглой или прямоугольной проволоки из нержавеющей стали, поверх которой накладывается несколько повивов сегментных проволок. Кабели низкого давления имеют только свинцовые или алюминиевые оболочки, Свинцовая оболочка всегда усиливается двумя медными лентами, наложенными с различными шагами, а алюминиевая покрывается более влагостойким покрытием в виде шланга из поливинилхлоридного пластиката. Для придания кабелю с алюминиевой оболочкой большей гибкости иногда применяют гофрирование оболочки. Поверх оболочек кабелей низкого давления накладываются защитные покрытия, тип которых определяется условиями прокладки кабеля.

Рис.5. Кабель марки МНСА на напряжение 110 кВ.

Система маркировки кабелей низкого давления отличается достаточной простотой и включает в себя следующие буквенные обозначения:

М - маслонаполненный

Н - низкого давления

С - свинцовая оболочка

А - алюминиевая оболочка

Аr - гофрированная алюминиевая оболочка

Шв - шланг из поливинилхлоридного пластиката

Шву - то же, но с усиленным защитным слоем под шлангом

К - броня из круглых стальных оцинкованных проволок

А - защитный покров из слоев битумного состава лавсановых (или резиновых) лент и пропитанной кабельной пряжи.

Маслонаполненные кабели высокого давления (в стальных трубопроводах) на переменные напряжения 110, 220, 500 кВ выпускаются двух марок: МВДТ и МВДТк. Марка кабеля расшифровывается следующим образом: М — маслонаполпенный. В - высокого, Д — давления, Т - в стальном трубопроводе. Сочетание букв Тк, означает, что жила кабеля поставляется на место монтажа в контейнере с маслом. Электрическая прочность этих кабелей выше, чем у кабелей низкого давления. Они более надежны в работе благодаря наличию прочной стальной оболочки, толщина которой составляет 10 мм.

Рис.6. Кабель марки МВДТ.

Как видно из рис.6. конструкция кабеля содержит три фазы, затянутые в стальной трубопровод, который заполняется маслом под давлением 1,5 МПа. Каждая фаза представляет собой жилу, скрученную из медных луженых проволок и изолированную пропитанной кабельной бумагой с высокой электрической прочностью. Для устранения эффекта проволочности перед изолированием на жилу наносится экран из полупроводящих лент. Наличие поверх изоляции экрана из медных перфорированных лент, разделенных двумя слоями полупроводящей бумаги, создает в кабеле радиальное поле, что способствует повышению электрической прочности изоляции. Для облегчения затягивания жил кабеля в трубопровод и улучшения теплоотвода фазы кабеля имеют проволоки скольжения, которые выполняются из немагнитного материала.

При прокладке кабеля в земле стальной трубопровод защищается от коррозии нанесением покрова, состоящего из слоев тугоплавкого битума с каолином и гидроизолитом. Если кабель прокладывается в блоках, то наружные антикоррозионные покровы состоят только из слоя битумного лака толщиной 0,10,25 мм.

Маслонаполненные кабели высокого давления выпускаются в диапазоне сечений 120-1200 мм² применительно к одной фазе.

Газонаполненные кабели представляют собой конструкцию, в которой бумажная изоляция, пропитанная маслом, находится под давлением газа в пределах 0,73МПа.

('жатый газ может непосредственно поступать в изоляцию кабеля (зазоры между лентами бумаги, пространство между проволоками внутри жилы) либо, не соприкасаясь с изоляцией, оказывать на нее давление через специальное устройство (мембрану). Заполнение газонаполненных кабелей производится, как правило, сухим и очищенным от примесей азотом. В некоторых случаях используется смесь азота и элегаза (SiF6), которая имеет большую электрическую прочность.

В связи с тем, что электрические параметры газонаполненных кабелей весьма нестабильны, поскольку достаточно сильно зависят от давления и температуры газа, то такие кабели практически не применяются, хотя за рубежом, например в Англии, они получили довольно широкое распространение, так как значительно дешевле маслонаполненных кабелей.

Кабели высокого напряжения с пластмассовой изоляцией выпускаются в одножильном исполнении на переменное напряжение 110 и 220 кВ. Они имеют алюминиевые жилы круглой формы либо однопроволочные (сечением 350 и 500 мм²), либо многопроволочные (сечением 625мм²), которые изолированы вулканизированным полиэтиленом.

Использование вулканизированного полиэтилена повышает на-гревостойкость изоляции (до 120 С) и стойкость к действию токовых перегрузок. Для увеличения электрической прочности кабеля поверх жилы и изоляции толщиной 11,4-13 мм одновременно накладываются экраны из полупроводящего полиэтилена. В соответствии с техническими условиями эти кабели выпускаются следующих марок:

АПвП - кабель с алюминиевой жилой, изолированной вулканизированным полиэтиленом в оболочке из полиэтилена низкого давления;

АПвПс — то же, но в оболочке из самозатухающего полиэтилена;

АПвПу — то же, но с двойной оболочкой из самозатухающего полиэтилена; АПвВ — то же, но в оболочке из поливинилхлоридного пластиката.

Применение кабелей с пластмассовой изоляцией в электрических сетях на переменное напряжение 100 кВ и выше позволяет значительно снизить стоимость кабельных линий, ускоряет процесс их монтажа и повышает удобства их эксплуатации.

Контрольные кабели предназначены для присоединения электрических приборов и аппаратов в электрических распределительных устройствах с переменным напряжением до 660 В частотой до 100 Гц или постоянным до 1000 В при температуре окружающей среды от —50 до +50 °С. Они могут прокладываться и на открытом воздухе при условии защиты их от механических повреждений и воздействия прямых солнечных лучей. Данные кабели изготовляются с однопроволочными медными и алюминиевыми жилами сечением 0,75-10 мм², число которых может составлять от 4 до 61.

Кабели могут выпускаться как в общем экране, так и с отдельно

экранированными жилами. В качестве материалов для изоляции токоироводящих жил таких кабелей применяются резины с нормальной и повышенной нагревостойкостью, а также пластические массы (полиэтилен, самозатухающий полиэтилен, поливинилхлоридный пластикат, фторопласт). Толщина изоляции, как правило, составляет 0,2—1.2 мм. Оболочки таких кабелей изготовляются из резины, поливинилхлоридного пластиката или из металла (свинцовая или стальная гофрированная).

Система маркировки контрольных кабелей практически не отличается от системы маркировки силовых кабелей низкого напряжения.

Отличие состоит лишь в том, что на первом месте в марке контрольного кабеля ставится буква К, если кабель имеет медные жилы, и буквы АК, если алюминиевые.

В зависимости от назначения и условий прокладки специальные кабели разделяются на гибкие высокого напряжения, для радиоустановок, аэродромные, для электросварки.

В последние годы наблюдается бурное развитие волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), важнейшим элементом которых являются волоконно-оптические кабели (ВОК). Узкий световой лазерный луч. модулированный соответствующим образом, может распространяться на большие расстояния и передавать огромный объем информации. Использование его для передачи в атмосфере затруднено изза больших потерь световой энергии, из-за поглощения и рассеяния, обусловленных загрязнением передающей среды (частички пыли, сажи, газы, капли влаги). По мере развития производства оптически чистых стекол и стеклянных нитей на их основе появилась возможность передавать световую энергию по ВОК, основным элементом которых является ОВ (оптическое волокно). В качестве материала для ОВ используются стекла на основе чистого кварца. Луч света, введенный от лазера в ОВ, распространяется вдоль его оси, если показатель преломления в центре волокна больше, чем у его внешней поверхности. Это достигается, например, путем изготовления двухслойного ОВ, центральная часть которого (сердечник) за счет легирующих добавок имеет показатель преломления, немного больший наружного слоя ОВ (светоотражающая оболочка).

Обмоточные провода применяют для изготовления обмоток электрических машин, электрических аппаратов и приборов. Их выпускают с жилами из проводниковой меди, проводникового алюминия и сплавов с большим удельным сопротивлением (манганин, константан, нихром и др.). Жилы обмоточных проводов могут иметь эмалевую, пленочную, волокнистую и эмалевоволокнистую изоляцию.

Провода с эмалевой изоляцией. Эмалевая изоляция имеет наименьшую толщину (0,003 — 0,060 мм) по сравнению с пленочной и волокнистой. Это позволяет в том же объеме обмотки заложить большее количество проводов и тем самым увеличить мощность электрической машины или аппарата. Эмалевая изоляция представляет собой гибкое лаковое покрытие, полученное в результате отвердения сплошного слоя эмаль-лака, нанесенного на провод, на специальных эмалировочных машинах.

В табл. 16 представлен основной сортамент медных обмоточных проводов с эмалевой изоляцией.

К основному типу обмоточных проводов нагревостойкости класса А (105 ⁰C) относятся провода ПЭВ-1, ПЭВ-2, ПЭМ-1,ПЭМ-2 с механически прочной эмалевой изоляцией на основе поливинилацеталевых смол. Эти провода широко применяются для изготовления обмоток электрических машин общепромышленного применения. Изоляция проводов ПЭМ-1 и ПЭМ-2 стойка к нефтяному маслу, и поэтому провода находят также применение для изготовления обмоток маслонаполненных аппаратов.

Для изоляции нагревостойкости класса Е (120 С) предназначены обмоточные провода ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2, эмалированные полиуретановыми эмаль-лаками. Эмаль-лаки образуют механически прочное изоляционное покрытие проводов, обладающее термопластичностью, т. е. оно размягчается при температуре 160 С. Это ограничивает область применения этих проводов (обмотки электрических машин и аппаратов малой мощности).

Особенностью этих проводов являемся то, что их можно облуживать и паять без предварительной зачистки изоляции. Последняя при пайке размягчается и в расплавленном виде является флюсующим веществом, обеспечивающим папку проводов оловянно-свинцовыми припоями.

Более высокой нагревостойкостью (130 С) и хорошими электроизоляционными свойствами обладают провода ПЭТ В, эмалированные полиэфирным лаком на основе лавсана.

С целью повышения механической прочности эмаль-лаковой изоляции выпускают провода ПЭТВМ с увеличенной толщиной изоляции этого же типа. Она позволяет производить механизированную намотку обмоток электрических машин и аппаратов, т. е. хорошо выдерживает многократные перегибы и растяжения.

Для изоляции класса нагревостойкости F (155 С) выпускают провода ПЭТ-155 с эмаль-лаковой изоляцией на полиэфиримидной основе, обладающей хорошими изоляционными свойствами.

Для механизированной намотки катушек с изоляцией той же нагревостойкости выпускают провода марки ПЭТМ, эмаль-лаковая изоляция которых при той же нагревостойкости обладает повышенной механической прочностью.

Эмаль-лаковую изоляцию для работы при температуре 180 —200 °С имеют провода марки ПЭТ-200. Она изготовляется на основе полиимидов, которые обладают высоким уровнем электрических и механических свойств.

Для работы при температуре 220 С предназначены провода ПНЭТ-имид, состоящие из медной никелированной жилы, покрытой эмаль-лаковой изоляцией на полиимидной нагревостойкой основе, обладающей высоким уровнем электрических свойств.

Разработаны и применяются обмоточные провода ПЭЖБ с неорганической изоляцией (стеклоэмаль), которые могут работать при температуре 300 С, а кратковременно — до 600°С.

Провода с бумажной изоляцией изготовляют из медных и алюминиевых жил, имеющих изоляцию в виде обмотки из кабельной бумаги толщиной 0,10-0.12 мм. Главной областью применения проводов с бумажной изоляцией являются обмотки трансформаторов с внутренней масляной изоляцией. Бумажная изоляция, пропитанная маслом, обладает большой электрической прочностью, порядка 80 МВ/м. Толщина бумажной изоляции во много раз превосходит толщину эмаль-лаковой изоляции, но отличается значительно большей электрической прочностью.

Провода с волокнистой изоляцией изготовляют из медных и алюминиевых жил круглого и прямоугольного сечения. Изоляция жил представляет собой одинарную или двойную обмотку из хлопчатобумажной, шелковой пряжи пли пряжи из синтетических (лавсан, капрон) пли стеклянных волокон. Наибольшей нагревостойкостыо обладают провода со стекловолокнистой изоляцией.

Толщина волокнистой изоляции намного превосходит толщину эмаль-лаковой изоляции, но электрическая прочность волокнистой изоляции, пропитанной лаками или компаундами, намного превосходит электрическую прочность эмалевой изоляции. Обмотки, изготовленные из проводов с волокнистой изоляцией, требуют тщательной сушки и пропитки изоляционными лаками или компаундами.

Провода с эмалево-волокнистой изоляцией состоят из эмалированной медной жилы круглого сечения, у которых поверх слоя эмали наносится слой изоляции, состоящей из хлопчатобумажной, шелковой, лавсановой или стеклянной пряжи. Такая двойная изоляция проводов обеспечивает им повышенную механическую и электрическую прочность.

Провода с эмалево-водокнистой изоляцией широко применяют для изготовления обмоток электрических машин и аппаратов, в которых могут быть повышенные механические нагрузки на обмоточные провода, как в процессе изготовления обмоток, так и в процессе их эксплуатации.

Наибольшей механической прочностью и сопротивлением на истирание обладает изоляция из лавсановых и капроновых волокон. Наиболее высокой нагревостойкостью обладает изоляция из стеклянной пряжи.

онтажные провода и кабели

Эти провода предназначаются для различного рода соединений в электрических аппаратах, приборах и других электротехнических устройствах. Токопроводящие жилы монтажных проводов и кабелей изготовляют лужеными из проводниковой меди.

Жилы могут быть однопроволочными - для фиксированного монтажа и многопроволочными - у проводов и кабелей для нефиксированного монтажа. Сечения жил у проводов от 0,05 до 2,5мм², а у монтажных кабелей от 0,35 до 1,5 мм². Количество жил у кабеля от I до 52. ,

В монтажных проводах высокой нагревостойкости (200-250 С) применяют никелированные медные жилы. Изоляция таких проводов состоит из фторопласта или фторопластовых лент в комбинации с оплеткой из стекловолокна. Наибольшее число марок монтажных проводов и кабелей предназначены для работы в интервале температур от —50 до +70 "С. Жилы этих проводов имеют гибкую влагостойкую пластмассовую изоляцию из полиэтилена или поливинилхлоридною пластиката.

В некоторых конструкциях монтажных проводов и кабелей поверх их основной изоляции наносится еще капроновая защитная оболочка. Эти провода и кабели применяют при напряжениях до 1000 В переменного или 1400 В постоянного тока.

Изготовляют также монтажные провода с волокнистой изоляцией из капроновых или стеклянных нитей. Эти провода могут работать при температуре от —80 до +105 С, но в атмосфере с нормальной влажностью. Рабочие напряжения этих проводов: от 24 В (МГШ – многопроволочный в оплетке из капроновой нити) до 220 В (МШДЛ – однопроволочный с двойной обмоткой из капроновых нитей).

Выпускают еще монтажные провода с двойной изоляцией из волокнистой и пластмассовой (полиэтилен или пластикат поливинилхлоридный) изоляцией. Эти провода могут работать при температурах от -50 С (изоляция из пластиката) и — 60°С (изоляция из полиэтилена) до +70 С и при влажности до 98% (не выше

40 ⁰С). Рабочие напряжения проводов в зависимости от марки провода от 380 до 1000 В переменного тока или соответственно: до 500 и 1500 В постоянного тока.

Установочные провода

Установочные провода применяют для распределения электрической энергии в силовых и осветительных сетях при неподвижной прокладке внутри и вне помещений. Установочные провода выпускают с медными и алюминиевыми токопроводящими жилами, которые могут быть однопроволочными и многопроволочными (гибкие).

Установочные провода могут иметь следующие виды изоляции из резины или гибких пластмасс (полиэтилен, пластикат поливинилхлоридный). У некоторых типов установочных проводов основная резиновая изоляция заключена в оплетку из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом.

Интервал рабочих температур проводов с резиновой изоляцией: от -40⁰С до +65⁰С и от -40 до +85⁰С (резины на основе бутилкаучука), проводов с пластмассовой изоляцией: от — 50 до + 70 С и проводов с изоляцией из к органической резины : от —60 до +180 С (провод РКГД и др.).

Толщина резиновой изоляции установочных проводов на напряжение 380 В составляет 0,6 — 0,8 мм, на напряжение 660 В— 1.2—1.8 мм в зависимости от сечения жилы провода. Толщина изоляции из поливинилхлоридного пластиката и полиэтилена у проводов на напряжение 380 В составляет 0.6—1.6 мм, на напряжение 660 В — 0,8—1,8 мм в зависимости от сечения токопроводящей жилы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Описать классификацию проводов по назначению.

2. Перечислить и дать характеристику токопроводящих жил.

3. Перечислить и дать характеристику изоляции жил.

4. Описать правила маркировки проводов.

5. Что называют кабелем?

6. От чего зависит толщина изоляции жилы?

7. Для чего предназначены защитные оболочки кабеля?

8. Перечислить и дать характеристику материала, используемого для оболочек кабелей.

9. Для чего предназначены защитные покровы.

10.Перечислить и дать характеристику материала, используемого для защитного покрова (брони) кабелей.

Практическое занятие № 46

Механизация электромонтажных работ. Механизация, инструменты и приспособления.

Цель работы : Изучить применение механизированного инструмента , применяемого при проведении электромонтажных работ.

Механизмы инструменты для пробивных и крепежных работ

При производстве электромонтажных работ в мастерских и непосредственно на объектах монтажа используют механизмы, инструменты и приспособления как общестроительного применения, так и специализированные электромонтажные.

Все машины, механизмы и средства механизации, применяемые в электромонтажном производстве, можно разделить на пять групп: механизированный и ручной инструмент, приспособления и другие средства малой механизации (электрифицированные, пневматические и пиротехнические инструменты, слесарномонтажный и режущий инструмент, монтажные инвентарные приспособления); сварочное оборудование (сварочные трансформаторы и генераторы постоянного тока, полуавтоматы для дуговой сварки в среде защитных газов, оборудование для газовой сварки и резки); специализированные автомашины и автоприцепы и передвижные мастерские; металлообрабатывающие станки и механизмы, сосредоточенные главным образом в мастерских на поточных технологических линиях и в ремонтных цехах (ножницы, прессы, шинотрубогибы, пальцы, листогибочные, сверлильные, обдирочные, заточные, токарные, фрезерные и строгальные станки); монтажные механизмы для разгрузочно-погрузочных и монтажных работ (автомобильные краны, краны на пневмоколесном ходу, трубоукладчики и тракторные краны, гидроподъемники и телескопические вышки, буровые и бурильно-крановые машины, кранПалки и электротали, аккумуляторные и автомобильные погрузчики, башенные краны и краныпогрузчики, тали и лебедки, блоки и полиспасты), а также общестроительные механизмы (тракторы, бульдозеры и др.).

В качестве средств механизации пробивных работ используют злектромагнитобуры, электросверлильные машины и электромолотки с рабочим инструментом (сверлами, буриками, шлямбурами, коронками), оснащенным пластинами из твердых сплавов, а также перфораторы, пневматический и пороховой инструмент.

Инструменты и механизмы для соединения и оконцовки кабелей

Клещи КСИ-1, предназначенные для снятия изоляции с концов проводов сечением 0,75...4 мм² и их перекусывания, состоят из трех частей, связанных между собой шарнирно: рычага для зажатия проводов, рычага с ножами для надреза изоляции и рычага с ползунком-эксцентриком, перемещающим прижим и фасонный нож в губках клещей.

Модернизированные клещи КСИ-2 с двумя ручками более производительны и удобны в работе. Перекусывание проводов производится ножами кусачек.

Ножи сменяются по мере необходимости.

Инструмент МБ-2 предназначенный для снятия изоляции с двужильных плоских проводов с одновременным разрезанием перемычки между ними, выполняется в виде клещей с двумя ручками.

Пресс-клещи ПК-3 предназначены для опрессовки жил алюминиевых проводов с суммарным сечением 7,5; 13 и 20 мм² в гильзах марок ГАО-4, ГАО-5, ГАО-6 и медных жил сечением 4... 6 мм² в наконечниках типа Т и гильзах типа ГМ, а также для оконцовки медных многопроволочных жил сечением 1,5 и 2,5 мм² в кабельных кольцевых наконечниках П.

Пресс-клещи ПК-4 предназначены для опрессовки алюминиевых наконечников и соединительных гильз на проводах и кабелях сечением 16...35 мм² и гильз марок ГАО-5, ГАО-6, ГАО-8. Эти пресс-клещи имеют блокирующее устройство, которое не позволяет раскрывать их во время работы и снимать наконечник или гильзу до окончания опрессовки на требуемую глубину.

Пресс-клещи ПК-1 состоят из удлиненных рукояток с вилками, двух рычагов и блокирующего устройства. На рычагах закрепляются сменные пуансоны и матрицы. Блокирующее устройство не позволяет раскрывать клещи во время опрессовки и снимать наконечник или гильзу до ее окончания.

Пресс-клещи ПК-2М состоят из рычага, двух рукояток, головки, штока , двух тяг и блокирующего устройства. На штоке закрепляется пуансон, а на головке клещей устанавливается матрица.

Ручные механические прессы типов РМП-7 и РМП-22 предназначены для опрессовки алюминиевых и медных наконечников и соединительных гильз на проводах и кабелях, а также скругления секторных однопроволочных алюминиевых жил. Работают с использованием наборов инструментов НИСО и НИОМ.

Пресс гидравлический ручной типа ПГР-20М1 предназначен для опрессовки алюминиевых и медных наконечников и соединительных гильз на проводах и кабелях, а также скругления секторных однопроволочных и комбинированных алюминиевых жил с использованием набора инструментов типа НИСО и НИОМ.

Пресс пороховой типа ППО предназначен для выполнения оконцевания однопроволочных алюминиевых жил проводов и кабелей путем выштамповки контактной площадки с одновременной пробивкой отверстия.

Ножницы кабельные (секторные) типов НУСК-50, НУСК-ЗООм, НС-2, НС-3 предназначены для перерезания проводов и кабелей с медными и алюминиевыми жилами.

Наборы инструментов типов НИОМ и НИСО предназначены для выполнения оконцеваний и соединений алюминиевых и медных жил способом опрессовки в комплекте с прессами типа ПГР-20М1, РМП-7, РМП-22. Наборы состоят из комплектов матриц и пуансонов.

Монтаж электроустановок часто связан с необходимостью выполнения большого объема трудоемких операций: устройства гнезд в стенах, пробивки борозд и отверстий в стенах и перекрытиях, затяжки проводов в трубы, соединения жил проводов и др.

Механизация работ осуществляется при помощи электромеханизмов и пневматических инструментов, оснащенных сверлами и коронками, армированными пластинами из твердых сплавов. Электромеханизмы выпускаются промышленностью на напряжение 220 в переменного тока промышленной частоты и на напряжение 36 в с частотой 200 гц. В последнем случае электромеханизмы работают от присоединенного к сети преобразователя частоты.

Пневматические инструменты надежны по конструкции, обладают относительной безопасностью в работе и сравнительно небольшой (4—6 кг) массой, однако применение их на объектах монтажа крайне ограничено вследствие необходимости установки компрессоров и прокладки трубопроводов для подачи сжатого воздуха.

В качестве режущих электромеханизмов применяют бороздофрезы.

Бороздофрезы (рис. 15) изготовляют на базе электрических инструментов (преимущественно электросверлилок), в которых в качестве привода использован электродвигатель переменного тока нормальной (50 гц) или повышенной (200 гц) частоты.

Бороздофрез состоит из электродвигателя 3, присоединяемого шланговым проводом 7 к электрической сети напряжением 36 или 220 в, дисковой фрезы

5, армированной пластинами твердого сплава марки В К-6 или В К-8, рукояток 1 и направляющих роликов 2, служащих для облегчения перемещения бороздофреза по обрабатываемой поверхности и обеспечения требуемой глубины погружения фрезы в строительную конструкцию. С помощью бороздофрезов обеспечивается выборка борозд шириной до 10 мм и глубиной до 20 мм. При необходимости получения борозд большей ширины бороздофрезом прорезают две параллельные борозды, а затем оставшийся между ними материал («гребень») удаляют при помощи долбежных инструментов.

Производительность бороздофреза составляет 3—5 м/мин, она зависит от материала обрабатываемой строительной конструкции (кирпич, бетон и т. п.). Прокладка проводов в трубах связана с необходимостью обработки (гнутье, резка й т. п.) большого количества стальных труб и затяжки в них проводов. Трубогиб ТРТ-24 (рис. 16, а) является ручным механизмом, предназначенным для гнутья тонкостенных труб диаметром 18 и 24 мм. Он состоит из чугунной плиты 7, на которой закреплены оси с надетыми на них большой шестерней 6 с ручьевым сектором 5 и малой шестерней 2. Малую шестерню вращают качанием рычага 3, снабженного храповым устройством. К ручьевому сектору примыкает ролик 1.

Для изгибания трубы ее помещают между ручьевым сектором и роликом, закрепляют хомутом 4, а затем качанием рычага 3 изгибают на требуемый угол. Трубогиб ТРТ-24 применим на монтажных объектах с небольшим объемом трубогибочных работ. При большом объеме работ и на заготовительных участках применяют гидравлические трубогибы.

Гидравлический трубогиб (рис. 16,6) состоит из гидронасоса 8 с приводной рукояткой 9, гидропресса 10, оснащенного головкой 11 со сменными роликами и сменным сектором 12.

Для гнутья трубу устанавливают между роликами головки 11 и сектором 12, а затем покачиванием рукоятки 9 нагнетают масло в рабочий цилиндр гидропресса. При этом рабочий плунжер с укрепленным на его конце сектором перемещается и изгибает трубу. Существует много типов гидротрубогибов, но наибольшее распространение в монтажной практике получили гидротрубогибы ТГР-3/4 для изгибания труб диаметром до 20 и типа РТГ-2— для изгибания труб диаметром до 50 мм.

Труборез МТФ-2 (рис. 16, в) применяют для отрезания излишней части трубы, выходящей из перекрытий, фундаментов и других строительных конструкций. Необходимость такой резки труб возникает при отклонении размеров строительной части зданий, в которых применены трубные прокладки индустриальной заготовки, а также при применении труб, предварительно заготовленных в МЗУ.

Механизм состоит из электрошлифовальной машины 13 и корпуса 14, внутри которого размещены суппорт 15 с винтовой подачей, абразивный диск 16 и зажимное устройство 17 для закрепления механизмом отрезаемой части трубы 18.

Труба 18 зажимается между губками зажимного устройства посредством винта с рукояткой 19, имеющей храповое устройство, позволяющее при зажиме трубы не вращать рукоятку вокруг оси, а только поворачивать ее на 65—70° поочередно в одну и другую стороны. Подача суппорта и отвод его от трубы осуществляются маховичком 20 с рукояткой.

Рис. 17. Механизмы для затяжки проводов в трубы: а - ПРТ, б - ПМТ; 1 — корпус, 2 — губки, 3 — винт крепления губок на трубе, 4 — регулировочные винты, 5 — кольцо (рым), 6 — гнездо, 7 — рукоятка, 8 — электропривод, 9 — телескопическая стойка (штатив), 10 — отклоняющее роликовое устройство Механизм ПРТ (рис. 17, а) служит для затяжки проводов в трубы диаметром 20—50 мм. Он состоит из стального корпуса в котором размещен механизм протяжки, губок 2, расположенных на передней стенке корпуса и служащих для крепления механизма на трубе, рукоятки 7.

Для затяжки проводов в трубу устанавливают механизм ПРТ губками 2 на трубе, в которую надо затянуть провод, и закрепляют на ней при помощи винта 3. Создав винтами 4 необходимый зазор между роликами, находящимися внутри корпуса, вставляют (через втулку в задней стенке корпуса) в механизм проволоку и зажимают ее винтами 4 между роликами. Вращением рукоятки 7 заталкивают проволоку в трубу до выхода ее с противоположного конца, закрепляют на конце проволоки затягиваемый в трубу провод и, вращая рукоятку в противоположном направлении, вытягивают всю проволоку, затянув, таким образом, провод в трубу. При небольшой протяженности и на прямых участках трубопровода затяжку провода в трубу можно ускорить, если переставить рукоятку 7 в гнезде 6. Масса механизма около 7 кг, поэтому для его переноски к корпусу прикреплен наплечный ремень, а для подвешивания механизма при работе — кольцо (рым) 5.

Механизм ПМТ (рис. 17, б) предназначен для затяжки в трубы проводов крупных сечений и поэтому снабжен электродвигателем. Он состоит из электропривода 8, корпуса 1 с размещенным в нем протяжным механизмом и телескопической стойки 9, служащей для поддержания при работе механизма; масса которого около 25 кг.

Заталкивание в трубу и вытягивание из нее проволоки производится роликами, приводимыми в движение электродвигателем.

Устройство и действие механизма ПМТ в принципе аналогично описанному выше механизму ПРТ. Механизм ПМТ снабжен отклоняющим роликовым устройством 10, позволяющим затягивать в трубы провода через протяжные ящики и коробки.

Оконцевание и соединение проводов выполняют при помощи приспособлений и инструментов (клещей, прессов, сварочных устройств) .

Клещи ПК-2м (рис. 18, а) применяют для опрессовки жил проводов и кабелей сечением до 6 мм². Клещи состоят из ручки, головки, штока и блокировочного механизма, обеспечивающего необходимое обжатие наконечников и жил. Блокировочный механизм не позволяет снять опрессовываемый наконечник до тех пор, пока не будет полностью закончена опрессовка.

Для опрессовки жил проводов в наконечниках или соединительных гильзах подбираются матрица и пуансон.

Пуансон устанавливается в шток, а матрица — в головку клещей и закрепляются винтами. Опрессовываемый наконечник или гильза с проводом закладываются в матрицу.

При сжатии рычагов пуансон перемещается и вдавливается в наконечник или гильзу. Окончание опрессовки определяется соприкосновением заплечиков пуансона и матрицы и возможностью возврата рычагов в начальное (открытое) положение.

Клещи ПК-1м (рис. 18, б) применяют для опрессования жил проводов и кабелей сечением 10—50 мм². Принцип действия клещей ПК-1м аналогичен клещам ПК-2м и конструктивно отличается тем, что у ПК-1м схождение рабочего органа радиальное, а не осевое, как у клещей ПК-2м.

Гидроклещи ГКМ (рис. 18, е) предназначены для опрессовки алюминиевых гильз серий ГА, ГАО и наконечников серий ТА, ТАМ для жил сечением до 25 мм², медных гильз серии ГМ и наконечников серии Т для жил сечением до 10 мм², а также кольцевых наконечников серии П.

Гидравлические клещи состоят из корпуса, резервуара для рабочей жидкости, ручки и бугеля.

Рис. 18. Инструменты для соединения и оконцевания проводов я жил кабелей: а — клещи ПК-Эм, б — клещи ПК-1м, в — гидроклещи ГКМ, г — гидропресс

РГП-7м

В качестве рабочей жидкости в клещах используется тщательно профильтрованное масло 50 (машинное СУ).

Для опрессовки наконечник или гильзу укладывают между пуансоном и матрицей. Перемещение матрицы осуществляется качанием ручки. Об окончании опрессовки свидетельствует срабатывание перепускного клапана, которое происходит в результате ослабления движения ручки и наличия зазора 0,5 мм между пуансоном и матрицей.

Для возвращения матрицы и связанного с ней поршня в начальное положение открывается вентиль, находящийся на корпусе клещей.

Клещи укомплектованы матрицами и пуансонами для опрессовки наконечников и гильз разных размеров в зависимости от сечения и типа жил.

Гидропресс РГП~7м (рис. 18, г) служит для опрессовки медных и алюминиевых проводов и жил кабелей сечением 16—240 λλι2. Гидропресс состоит из корпуса, поршня, на конце которого устанавливают пуансон, и головки, в которой крепится матрица. Гидропресс РГП-7м действует аналогично гидроклещам ГКМ и отличается от последних большим усилием, создаваемым поршнем, в связи с чем его используют преимущественно для опрессования проводов и жил кабелей сечением от 50 мм² и выше.

Рис. 19. Принадлежности для пайки и сварки проводов:

а — электропаяльник, б — паяльно-сварочное приспособление НСП-1, в — клещи сварочные

Паяльный и сварочный инструменты предназначены для оконцевания наконечниками проводов и жил кабелей, а также соединения их друг с другом. Для соединения и оконцевания проводов и жил кабелей сечением до 6 мм² применяют электрический паяльник (рис. 19, а) и пропан-бутановое паяльное устройство НСП-1 (рис. 19, б), а сечением 10 мм² и выше — сварочные клещи с угольным электродом (рис. 19, в), присоединяемые к специальному сварочному трансформатору.

При производстве электромонтажных работ в помещениях на значительной высоте используют специальные металлические стойки и стремянки (рис. 20), снабженные приспособлениями для установки в них монтажных механизмов и инструментов.

В число механизмов, применяемых на электромонтажных работах, входит однозарядный строительно-монтажный пистолет СМП-3м.

Рис. 30. Приспособления для установки монтажных механизмов на высоте: а

— стойка со строительно-монтажным пистолетом СМП, б — стойка с электродрелью, в — стремянка-штатив с каркасом для крепления в нем долбежных или сверлильных механизмов; 1 — пистолет СМП, 2 — электродрель, 3 — рубильник, 4 — винтовой домкрат подачи механизма, 5 — каркас для крепления монтажного механизма

Пистолет СМП-3м (рис. 21) состоит из универсального предохранительного наконечника 1, кожуха муфты блокировки 2, внутри которого расположен ствол пистолета, ствольной муфты 3 и рукоятки 4.

Пистолет комплектуется тремя стволами, из которых два ствола калибра 8 и один — калибра 12. Один из стволов калибра 8 имеет такую же удлиненную патронную коробку, как и ствол калибра 12, что позволяет использовать его для выстрелов патронами группы «Г», имеющими повышенную навеску пороха, а следовательно и большую силу выстрела. Пистолет СМП-3м удобен в работе, его масса — 4 кг.

Рис. 21. Строительно-монтажный пистолет СМП-3м: а — общий вид, б — принадлежности к пистолету; 1 — предохранительный наконечник, 2 —кожух муфты блокировки, 3 —ствольная муфта, 4 — рукоятка, 5 — сменный ствол калибра, 3, 6 — шомпол, 7 — молоток, 8 — масленка, 7 — ерши для чистки стволов, 10 — защитная маска, 11 — дюбеля,

12 — патроны, 13 — патронташ

Чтобы выстрелить из пистолета, берут его правой рукой за рукоятку и, поддерживая левой рукой за муфту блокировки, совмещают риски на предохранительном наконечнике с линиями разметки на поверхности строительной конструкции. Затем с усилием прижимают пистолет к месту забивки дюбеля и, развернув левой рукой муфту блокировки против часовой стрелки до упора, резко нажимают на рукоятку. При этом подвижная втулка муфты блокировки перемещается вдоль оси пистолета и приводит в действие сложную систему спускового механизма, в результате чего происходит выстрел.

Все машины, механизмы и средства механизации, применяемые в электромонтажном производстве, можно разделить на пять групп:

1. механизированный и ручной инструмент, приспособления и другие средства малой механизации (электрифицированные, пневматические и пиротехнические инструменты, слесарно-монтажный и режущий инструмент, монтажные инвентарные приспособления);

2. сварочное оборудование (сварочные трансформаторы и генераторы постоянного тока, полуавтоматы для дуговой сварки в среде защитных газов, оборудование для газовой сварки и резки);

3. специализированные автомашины и автоприцепы и передвижные мастерские;

4. металлообрабатывающие станки и механизмы, сосредоточение главным образом в мастерских на поточных технологических ниях и в ремонтных цехах (ножницы, прессы, шинотрубогибы, вальцы, листогибочные, сверлильные, обдирочные, заточные, торные, фрезерные и строгальные станки);

5. монтажные механизмы для разгрузочно-погрузочных и монтажных работ (автомобильные краны, краны на пневмоколесном ходу, трубоукладчики и тракторные краны, гидроподъемники и телескопические вышки, буровые и бурильно-крановые машины, кранбалки и электротали, аккумуляторные и автомобильные погрузчики, башенные краны и краны-погрузчики, тали и лебедки, блоки и полиспасты), а также общестроительные механизмы (тракторы, бульдозеры и др.).

Крупные общестроительные, монтажные механизмы и металлообрабатывающие станки описаны в каталогах заводов изготовителей и специальных справочниках. В качестве средств механизации пробивных работ используют электромагнитобуры, электросверлильные машины и электромолотки с рабочим инструментом (сверлами, буриками, шлямбурами, коронками), оснащенным пластинами из твердых сплавов, а также перфораторы, пневматический и пороховой инструмент.

Инструменты, при помощи которых выполняют монтажные работы, делят на следующие группы:

1) разметочные, контрольные и измерительные (шнур, отвес, уровень, метр, штангенциркуль, микрометр, указатель напряжения, манометр, вольтметр и другие измерительные приборы);

2) слесарно-монтажные;

3) индивидуальные и бригадные монтерские инструменты (отвертка, нож, плоскогубцы, инструменты для снятия изоляции, опрессовки, сварки проводов);

4) механизированные и специальные.

Для сверления гнезд в кирпичных и гипсолитовых основаниях под коробки скрытой проводки применяют коронки КТС, для сверления отверстий - спиральные сверла с твердосплавными напайками, для глубоких отверстий - сверла из витой стали, кольцевое сверло СК со штангой, переходным хвостовиком и втулкой, бурики и т. п.

При изготовлении отверстий в строительных основаниях из бетона, кирпича и других материалов применяют электросверлильные ручные машины на напряжение 220 В с двойной изоляцией либо на 36 В в комплекте со специальным преобразователем, который не только снижает напряжение, но и повышает частоту до 200 Гц.

Дополнительной изоляцией являются пластмассовый корпус машины, изолирующая втулка и т. п. Электросверлильные машины с двойной изоляцией не заземляют.

Электросверлильные ручные машины по конструкции разделяют на три группы: с одной рукояткой пистолетного типа — для сверл диаметром до 9 мм; с двумя рукоятками — центральной (закрытой) и боковой —для сверл диаметром 10—16 мм; с двумя боковыми рукоятками и грудным упором — для сверл диаметром более 16 мм

(рис. 2, а, б).

Для пробивных работ электромонтажники используют также механические и электрофугальные молотки (ударные), например, ИЭ4207 с двойной изоляцией и ручные электрические перфораторы (ударно-вращательные), например ИЭ4709 или ИЭ4713, предназначенные для пробивки отверстий в бетоне и железобетоне.

С помощью электрических молотков и перфораторов можно выполнять различные монтажные операции: сверление отверстий по металлу; ударно-вращательное бурение отверстий в бетоне, кирпиче и др.; забивку дюбелей; ввертывание самонарезающих винтов.

а - приспособления для создания давления на сверло; б - рабочий инструмент;

1- сверло; 2 - упор; 3 - направляющие стойки; 4 - цилиндрическое сверло; 5 - спиральное сверло; 6 - коронка для сверления гнезд; 7 - шлямбур для электросверлильной машины; 8 - электросверлильная машина

Рис. 2. Инструмент для сверления отверстий

Для крепления конструкций, изделий и деталей часто применяют поршневой пиротехнический монтажный пистолет ПЦ 52 (рис. 3, а, б).

Забивку дюбеля он осуществляет ударом поршня перемещающегося в стволе пистолета за счет давления пороховых газов.

Благодаря относительно большой массе поршня скорость забиваемого дюбеля сравнительно невелика – 60-80 м/с (из пистолета прямого действия скорость дюбеля достигает 500 м/с). При выстреле в малопрочное основание или ошибочном применении слишком сильного патрона поршень останавливается специальным упоромамортизатором, исключающим опасный вылет его из пистолета.

Производительность пистолета не менее 50 выстрелов в час, масса 3,6 кг.

1 - прижим; 2 - дюбель; 3 - направляющая втулка; 4 - наконечник;

5 - поршень; 6 - рассекатель; 7 - полость муфты; 8 - кожух муфты;

9 - ствол; 10 - рукоятка; // - пружина упора; 12- ось упора; 13 - упор; 14 - амортизатор

Рис. 3. Поршневой монтажный пистолет ПЦ52 с прижимами (а), его устройство (б)

Основными показателями, определяющими состояние электромонтажного производства, являются уровень механизации работ, механо- и энерговооруженность каждого электромонтажника.

Контрольные вопросы :

1. Поясните монтаж шинопроводов напряжением до 1 кВ.

2. Поясните монтаж электропроводок во взрывоопасных помещениях.

3.Инструменты для образования отверстий в строительных конструкциях при выполнении электромонтажных работ: техническая характеристика, рекомендации по их выбору.

4.Инструменты для образования гнезд и борозд в строительных конструкциях при выполнении электромонтажных работ: техническая характеристика, рекомендации по их выбору

. 5.Правила пользования электромонтажными механизмами и инструментами.

6.Поясните соединение токоведущих жил опрессовкой

Практическая работа № 47

Особенности монтажа электропроводов в помещениях с взрывоопасной средой.

Цель работы : Изучить особенности монтажа электропроводов в помещениях с взрывоопасной средой.

Во взрывоопасных зонах любого класса применение неизолированных проводников, в том числе токопроводов к кранам, талям и т. п., запрещается.

Во взрывоопасных зонах классов В-I и В-Iа должны применяться провода и кабели с медными жилами. Проводники силовых, осветительных и вторичных цепей в сетях до 1 кВ во взрывоопасных зонах классов В-I, В-Iа, должны быть защищены от перегрузок и КЗ, а их сечения должны выбираться в соответствии с гл. 3.1, но быть не менее сечения, принятого по расчетному току.

Для электрического освещения во взрывоопасных зонах класса В-I должны применяться двухпроводные групповые линии

Во взрывоопасных зонах класса В-I в двухпроводных линиях с нулевым рабочим проводником должны быть защищены от токов КЗ фазный и нулевой рабочий проводники. Для одновременного отключения фазного и нулевого рабочего проводников должны применяться двухполюсные выключатели.

Нулевые рабочие и нулевые защитные проводники должны иметь изоляцию, равноценную изоляции фазных проводников.

Гибкий токопровод до 1 кВ во взрывоопасных зонах любого класса следует выполнять переносным гибким кабелем с медными жилами, с резиновой изоляцией, в резиновой маслобензиностойкой оболочке, не распространяющей горение.

Во взрывоопасных зонах любого класса могут применяться:

а) провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией;

б) кабели с резиновой, поливинилхлоридной и бумажной изоляцией в резиновой, поливинилхлоридной и металлической оболочках.

Применение кабелей с алюминиевой оболочкой во взрывоопасных зонах классов В-I и В-Iа запрещается.

Применение проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией или оболочкой запрещается во взрывоопасных зонах всех классов.

Соединительные, ответвительные и проходные коробки для электропроводок должны:

а) во взрывоопасной зоне класса В-I - иметь уровень "взрывобезопасное электрооборудование" и соответствовать категории и группе взрывоопасной смеси;

б) во взрывоопасной зоне класса В-II - быть предназначенными для взрывоопасных зон со смесями горючих пылей или волокон с воздухом. Допускается применение коробок с уровнем "взрывобезопасное электрооборудование" с видом взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка", предназначенных для газопаровоздушных смесей любых категорий и групп;

в) во взрывоопасных зонах класса В-Iа - быть взрывозащитными для соответствующих категорий и групп взрывоопасных смесей. Для осветительных сетей допускается применение коробок в оболочке со степенью защиты IР65;

При переходе труб электропроводки из помещения со взрывоопасной зоной класса В-I или В-Iа в помещение с нормальной средой, или во взрывоопасную зону другого класса, с другой категорией или группой взрывоопасной смеси, или наружу труба с проводами в местах прохода через стену должна иметь разделительное уплотнение в специально для этого предназначенной коробке.

Во взрывоопасных зонах классов В-Iб, В-II и В-IIа установка разделительных уплотнений не требуется. Разделительные уплотнения устанавливаются:

а) в непосредственной близости от места входа трубы во взрывоопасную зону;

б) при переходе трубы из взрывоопасной зоны одного класса во взрывоопасную зону другого класса - в помещении взрывоопасной зоны более высокого класса;

в) при переходе трубы из одной взрывоопасной зоны в другую такого же класса - в помещении взрывоопасной зоны с более высокими категорией и группой взрывоопасной смеси.

Допускается установка разделительных уплотнений со стороны невзрывоопасной зоны или снаружи, если во взрывоопасной зоне установка разделительных уплотнений невозможна.

Использование соединительных и ответвительных коробок для выполнения разделительных уплотнений не допускается.

При прокладке кабелей во взрывоопасных зонах классов В-I и В-Iа с тяжелыми или сжиженными горючими газами следует, как правило, избегать устройства кабельных каналов. При необходимости устройства каналов они должны быть засыпаны песком.

Допустимые длительные токи на кабели, засыпанные песком, должны приниматься по соответствующим таблицам гл. 1.3, как для кабелей, проложенных в воздухе, с учетом поправочных коэффициентов на число работающих кабелей по табл. 1.3.26.

Во взрывоопасных зонах любого класса запрещается устанавливать соединительные и ответвительные кабельные муфты, за исключением искробезопасных цепей.

Вводы кабелей в электрические машины и аппараты должны выполняться при помощи вводных устройств. Места вводов должны быть уплотнены.

Ввод трубных электропроводок в машины и аппараты, имеющие вводы только для кабелей, запрещается.

Во взрывоопасных зонах классов В-Iа для машин большой мощности, не имеющих вводных муфт, допускается концевые заделки всех видов устанавливать в шкафах со степенью защиты IP54, расположенных в местах, доступных лишь для обслуживающего персонала, и изолированных от взрывоопасной зоны (например, в фундаментных ямах, отвечающих требованиям 7.3.61).

Монтаж проводок во взрывоопасных помещениях

Монтаж проводок во взрывоопасных помещениях

Монтаж проводок во взрывоопасных помещениях необходимо выполнять в строгом соответствии с ПУЭ VII—3, II—1 и I—7 и Техническими условиями Главэлектромон тажа ВТУ-11—58 МС РСФСР.

Монтаж проводок выполняют с помощью стальных водогазопроводных труб (ГОСТ 3262—55); проходных (протяжных), ответвительных (соединительных) и уплот- нательных фитингов,

В осветительных сетях при напряжении не более 250 в по отношению к земле (в помещениях B-Ia, B-I6 и B-IIa) и пр1и отсутствии механических и химических воздействий допускается открытая проводка небронированными кабелями с резиновой изоляцией в свинцовой или полихлорвиниловой оболочке напряжением не ниже 500 в, а также трубчатыми проводами в металлической оболочке.

Соединения труб между собой, с фитингами, коробками, ящиками, а также с вводными арматурами электрических машин, аппаратов, светильников и т. д. должны производиться на резьбе с подмоткой пеньковой пряжи, смазанной высыхающими маслами (олифой) или железным суриком, белилами. Подчеканка резьбовых соединений не допускается. Для предотвращения самоотвертывания соединений от вибраций применяется установка контргаек с окраской резьбы.

Присоединения трубопроводов к аппаратам, машинам и т. п. должны допускать замену последних без демонтажа труб (в необходимых случаях присоединения должны выполняться сгонами с контргайками).

Вводы проводов и кабелей в корпуса электрических машин и аппаратов нужно производить совместно с трубами или их переходными арматурами в виде трубчатых или коробчатых оконцевателей (рис. 78), а также резинотканевых рукавов (для взрывоопасных помещений классов B-IIa, B-I6 и наружных взрывоопасных установок класса В-1г).

В помещениях классов B-I, B-Ia, B-II и B-IIa трубы в бетонируемых полах следует заглублять не менее чем на 20 мм от поверхности пола.

Трубы, прокладываемые открыто, располагают, как правило, в один слой с просветами, отступая от стен не менее чем на 20 мм. Трубы закрепляют на скобах. При прокладке электротехнических трубопроводов совместно с технологическими (несущими легковоспламеняющиеся продукты) электротехнические трубы следует рас* полагать: ниже технологических трубопроводов, несущих горючие пары и газы с отношением их удельных весов к удельному весу воздуха менее 0,8; выше технологических трубопроводов, несущих горючие пары и газы с отношением их удельных весов к уделы ному весу воздуха более 0,8.

Трубопроводы следует прокладывать с уклонами: - в сырых, сухих и влажных помещениях — на соедини» тельные и протяжные фитинги и коробки;

- в особо сырых »омещениях и снаружи — на специалыно устанавливаемые водосборные трубки.

При открытой прокладке труб в помещениях всех классов места закрепления их должны находиться на расстоянии не более 0,8 м от электрических машин и аппаратов и не более 0,3 м от светильников, фитингов, коробок, муфт и т. д. Трубопроводы, прокладываемые на высоте меньшей чем 2,5 м над машинами, механизмами и т. д., должны быть жестко закреплены на всей длине через каждые 2,5 м.

Крепление трубопроводов приваркой к несущим поверхностям или конструкциям не допускается.

Трубы, выходящие из взрывоопасных помещений одного класса во взрывоопасные помещения другого класса (или другой среды), в помещения невзрывоопасные или наружу, нужно заделывать в местах прохода через полы, стены и перекрытия несгораемыми материалами так, чтобы исключить всякие щели или зазоры между соседними помещениями (рис. 79, «а, б, в). В помещениях классов В-1, В-1а, В-И и В-На

1 — вводная арматура, 2 — резино-тканевый рукав (ГОСТ 8318—57), 3 — горловина вводной арматуры, 4 — прокладка стальная толщиной 1 мм, 5 —< хомут стальной, 6 — патрубок приварной (или на резьбе), 7 — уплотнение, 8 — контргайка (ОСТ 774), 9 — муфта (ОСТ 769), 10 — фитинг ФПЗ вводе трубопроводов в корпуса электрических машин, аппаратов, в светильники и т. д. (если вводные арматуры их не могут выдержать испытательных давлений. а — через стену толщиной 120—380 мм. б—через перегородки толщиной 100 мм и менее, в — через перегородки, подвергающиеся вибрации и сотрясениям; 1 — тонкая бетонная перегородка, 2 — плита стальная, 3 — патрубок (короткая водогазоироводная труба), 4 — разделительное уплотнение, 5 — плита бетонная проходная, 6 — трубопровод

Примечание. Типы резинотканевых рукавов должны выбираться, исходя из условий среды, например, рукава типа В предназначены для среды с иарами или брызгами воды и растворов неорганических кислот и щелочей с концентрацией до 20%; рукава тика Б — 1ля среды с парами или брызгами бензина, керосина, нефти и масла; рукава типа Ш — для среды с парами или брызгами слабощелочных или слабокислотных растворов; рукава типов Б и Ш выбирают по этой же таблице, но в обозначении марки тип В заменяют нужным типом, например вместо В-1,50 18 пишут Б-1,5.0 18 или Ш-1,5 018. для проверки плотности трубопроводов) должны быть выполнены разделительные уплотнения. Эти же уплотнения должны быть выполнены также:

в местах перехода трубных проводок из взрыввопасных помещений высших классов в помещения низших классов;

в местах перехода из одних взрывоопасных помещений в другие, содержащие взрывоопасные смеси иных категорий или групп; в местах перехода в невзрывоопасные помещения или наружу.

Во взрывоопасных помещениях разделительные уплотнения следует устраивать в непосредственной близости от места выхода в другие помещения.

Допускается устройство разделительных уплотнений по другую сторону стен:

если трубопровод заканчивается непосредственно за стеной, разделяющей помещения, а провода идут дальше;

при скрытой проводке, если провода, выходящие через трубы подводятся к прислонному шкафу; при соединении с наружными установками или с трубопроводами, проложенными по наружным стенам здания (рис. 80).

Для устройства разделительных уплотнений следует применять фитинги ФПЗ и стандартные соединительные части для водогазопроводных труб, кресты с пробками, муфты с сальниковыми гайками диаметром І1//' и выше, В качестве уплотняющих материалов применяют: стандартные составы МБМ-2 или МБМ-1 для заливки кабельных муфт; замазку, которая состоит из МБМ-2 или МБМ-1 (60%) и сухого цемента любых марок (40%).

* Применение алюминиевых проводов для зарядки светильников не допускается.

Соединение и оконцевание проводов и кабелей могут быть выполнены: медных однопроволочных — сваркой, пайкой и опрессовкой; медных многопроволочных — пайкой и опрессовкой; алюминиевых однопроволочных и многопроволочных — сваркой и пайкой. Кроме того, соединения проводников могут быть выполнены сжимами (клеммами). В помещениях особо сырых и с химически актив* ной средой соединения проводников сжимами, как правило, не допускается. Применение легкоплавких припоев (сплавов висмут — олово — свинец — кадмий) для пайки не допускается.

Смонтированные трубопроводы (оконцеватели и рукава) должны быть испытны на плотность.

ВНИМАНИЕ : при проведении электромонтажных работ в помещениях со взрывоопасной средой, отступление от правил - ПУЭ 7 издание » 7.3.92 - 7.3.131. Электропроводки, токопроводы и кабельные линии – КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ !

Практическая работа № 48

Неисправности и повреждения силовых трансформаторов.

Характерные повреждения силовых трансформаторов

^{Цель работы}: Изучить основные неисправности трансформаторов, современные методы диагностики и причины их возникновения.

Одним из основных направлений в диагностике электрооборудования является диагностика силовых трансформаторов. Вызвано это обстоятельство высокой стоимостью трансформатора, его значимостью в вопросах надежности электроснабжения потребителей, сложностью определения повреждений и дефектов на ранней стадии развития. Диагностика силовых трансформаторов является сложным многогранным процессом. По опыту многолетней эксплуатации трансформаторов установлены типичные виды повреждений, их признаки, возможные причины и способы выявления.

Магнитопровод. При наличии дефекта в межлистовой изоляции возможны перегревы, вызываемые вихревыми токами или токами в короткозамкнутых контурах, образованных в результате нарушения изоляции массивных деталей остова от активной стали. В случае конденсации влаги на поверхности масла она попадает на верхнее ярмо, проникает между пластинами активной стали в виде водомасляной эмульсии, разрушает межлистовую изоляцию и вызывает коррозию стали. По этим причинам ухудшается состояние масла (понижается температура вспышки, повышается кислотность) и увеличиваются потери холостого хода.

Обмотки. Наиболее характерным видом повреждений в обмотках является витковое замыкание. Причиной его может быть разрушение изоляции из-за старения вследствие ее естественного износа или из-за продолжительных перегрузок трансформатора при недостаточном охлаждении обмоток. Нарушение изоляции витков может произойти также вследствие механических повреждений при коротких замыканиях. Признаками витковых замыканий являются срабатывание газовой защиты, повышенный нагрев, различие в сопротивлениях фаз постоянному току и т. д.

На трансформаторах мощностью от 1000 кВ·А устанавливается газовое реле, срабатывание которого происходит в результате выделения внутри трансформатора газов из-за разложения масла, вызванного указанными повреждениями. О причинах срабатывания газовой защиты и о характере повреждения можно судить по результатам химического анализа скопившегося в реле газа, который позволяет выявить повреждения на ранней стадии их возникновения и в ряде случаев оперативно устранить их.

Применяемые на практике методы контроля интегрального состояния изоляции трансформаторов (сопротивление изоляции, коэффициент абсорбции, tg δ, C₂/C₅₀ и др.) не позволяют обнаружить частичные повреждения изоляции в начальной стадии их развития и указать характер и степень имеющегося повреждения. Одним из наиболее перспективных направлений в исследовании повреждений работающих трансформаторов является периодический анализ содержания растворенных в масле газов, определяемых хроматографическим методом.

Хроматографический метод диагностики силовых трансформаторов

При действии аномальных нагрузок термического и электрического характера в изоляции трансформаторов возникают и развиваются повреждения в виде локальных перегревов и частичных разрядов, переходящих в дуговой разряд. Выделяющаяся при этом энергия вызывает разрушение изоляционной жидкости с образованием продуктов, называемых дефектными газами. Анализ трансформаторного масла на наличие дефектных газов и определение их концентрации позволяет обслуживающему персоналу своевременно распознать развивающийся дефект до того как он, прогрессируя, приведет к аварийному отключению оборудования, что всегда связано с экономическими потерями.

Процессы термического разложения изоляции и ее разрушения электрическими разрядами приводят к выделению газов, растворяющихся в масле. Каждому виду дефекта соответствует характерный набор газов. В таблице 7.1 приведен состав газов, растворенных в масле, характерный для различных дефектов трансформаторов.

Таблица 7.1 - Состав газов, характерный для различных дефектов

Газ ……………………

Н2

СН4

С2Н6

С2Н4

С2Н2

С3Н8

С3Н6

Электрические разряды: дуговые……………. искровые ………….. частичные …………

Местный нагрев: до 300 °С …………. св. 300 °С до

1000 °С …………… св. 1000 °С…………

а а а г г в

б в в в в б

г г г

а г г

б в г

в а а

а а

в (д) - г в

- б г г

в г - г

б в

Обозначения: а – основной газ для данного дефекта; б, в – характерный газ соответственно при высоком содержании или малом содержании; г – нехарактерный газ; д – газ при высокой плотности выделяемой энергией.

Кроме указанных газов в масле может содержаться кислород (воздух), наличие которого свидетельствует о нарушении герметичности трансформаторов. Растворенная вода, особенно в комбинации с полярными продуктами старения масла и кислотами, существенно влияет на диэлектрические характеристики жидких и твердых изоляционных материалов. Непрерывный контроль влагосодержания масла на протяжении длительного периода времени и принятие соответствующих мер при внезапном росте или недопустимо высоком влагосодержании поможет продлить жизнь маслонаполненного оборудования, сохранить его высокие технические характеристики и эксплуатационную надежность.

В настоящее время выпускается большой спектр хроматографических установок, позволяющих проводить анализ содержания воды и растворенных газов. Основной недостаток большинства из этих установок — невозможность получать информацию в режиме «on-line» - в режиме реального времени, поскольку между отбором пробы масла и получением результатов анализа проходит довольно длительное время.

Отечественные установки, содержащие хроматограф, пробоотборники, программное обеспечение результатов анализа и различное вспомогательное оборудование, разработаны во ВНИИЭ (НПФ «Электра»). Эти установки позволяют обнаруживать вредные компоненты при следующей нижней концентрации: вода - 2,0 г/т, воздух - 0,03 %, водород - 0,0005 %, метан, этан, этилен - 0,0001 %, ацетилен - 0,00005 %, оксид и диоксид углерода - 0,002 %.

Принцип действия существующих установок непрерывной диагностики основан на измерении объема всех растворенных в масле газов или на определении его объемного сопротивления.

В ВЭИ была создана и внедрена дистанционная система диагностики ССГ-1, предназначенная для работы в составе АСУТП непрерывного контроля и прогнозирования состояния трансформаторов. Шкаф ССГ-1 устанавливается у трансформатора и подключается к его заземленной системе охлаждения в двух точках с разным давлением масла, чтобы обеспечить его естественную циркуляцию через установку. Установка в автоматическом режиме осуществляет периодический контроль концентрации всех горючих газов и температуры масла в месте присоединения. Длительность цикла измерений составляет 4 ч. Если суммарная объемная концентрация горючих газов не превышает 500 ppm, то состояние изоляции трансформатора не вызывает подозрений, если концентрация находится в диапазоне 500... 1500 ppm, то хроматографический анализ масла должен проводиться не реже планового, если концентрация превышает 1500 ppm, то следует внимательно следить за скоростью нарастания концентрации горючих газов и провести внеочередной хроматографический анализ. Концентрация свыше 3000 ppm свидетельствует о развитии серьезного дефекта и требует принятия срочных мер для предотвращения аварии.

За рубежом получили распространение установки непрерывного действия HYDRAN фирмы «Syprotec Corp» (США) различных модификаций, которые также подключаются непосредственно к трансформатору. Они измеряют суммарную концентрацию горючих газов и пересчитывают ее в водородный эквивалент. Математическое обеспечение установок позволяет анализировать поступающие данные и прогнозировать развитие дефектов, которые могут привести к аварии трансформатора.

Для контроля состояния герметичных трансформаторов и вводов, в ВЭИ были разработаны микропроцессорные датчики давления и температуры, устанавливаемые с помощью штуцеров непосредственно на баке или вводах. Они измеряют температуру и давление масла в месте установки и соединяются с системой диагностики. Снижение давления ниже нормы свидетельствует о наличии течи масла, а повышение давления и (или) температуры — о внутреннем повреждении в трансформаторе или вводах. Скорость изменения контролируемых параметров свидетельствует о степени серьезности повреждения.

ООО НПЦ "ЭРИДАН" предлагает для диагностирования масляных трансформаторов программно-аппаратный комплекс на базе автоматизированного многоканального газового хроматографа «Кристаллюкс - 4000М». На рисунке 7.1 приведена хроматограмма анализа контрольной смеси газов - аналога состава выделяющихся из трансформаторного масла газов.

Рисунок 7.1 - Хроматограмма анализа контрольной смеси газов

Анализ проводится с помощью насадочных колонок и детекторов соответственно пламенно-ионизационного (ПИД) с метанатором и по теплопроводности (ДТП) согласно нормативным документам: РД 34.46.303-98 - Методические указания по подготовке и проведению хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов, РД 34.46.302-89 - Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов, РД 34.51.304-94 - Методические указания по применению в энергосистемах тонкослойной хроматографии для оценки остаточного ресурса твердой изоляции по наличию фурановых соединений в трансформаторном масле. В состав комплекса входят хроматограф «Кристаллюкс - 4000» с аналитическим модулем ПИД/ДТП, метанатор, 10-ходовый кран-дозатор, хроматографические колонки, программа обработки хроматографической информации, программа диагностики дефектов трансформатора, персональный компьютер, принтер, устройства для подготовки проб, устройства для формирования и подачи газов и баллон с поверочными смесями. Устройства для подготовки проб включают в себя: кран для заполнения шприца газом-носителем, устройство для достижения равновесия в шприце, шприцы для отбора, транспортировки и хранения масла.

Регулярный контроль газов на месте установки трансформатора можно осуществлять с помощью прибора TFGA-P200, применение которого позволяет снизить эксплуатационные расходы и уменьшить количество анализов в лаборатории. Прибор TFGA-P200 - это высокоскоростной газовый микрохроматограф, оптимизированный для измерения семи наиболее важных дефектных газов: водорода, метана, оксида углерода, диоксида углерода, этилена, этана и ацетилена. Особенностями прибора являются: собственный внутренний источник газа носителя (гелий), а также внутренние заряжаемые батареи, что обеспечивает автономную работу в течение не менее 15 часов. Применение в составе прибора специальных шприцев для экстракции газов позволяет выполнить анализ пробы масла в полевых условиях в течение нескольких минут. Продолжительность измерения концентрации всех семи газов в отдельности с момента введения пробы в анализатор составляет менее 120 секунд. Проба газа, отобранная из газового реле или из специального зонда, экстрагирующего газ из масла, может быть проанализирована за несколько минут.

Прибор поставляется в комплекте с программным обеспечением для управления ходом анализа и программой оформления протокола испытаний. Последняя программа разработана для подготовки стандартного протокола анализа газов в масле, а также для экспорта данных о пробе и результатов анализа в специальную экспертную диагностическую программу, позволяющую интерпретировать полученные результаты. Предел обнаружения растворенных в масле газов составляет: для водорода (Н₂) - 5 ppm; метана (СН₄), окиси углерода (СО), двуокиси углерода (СО2), этилена (С2Н4), этана (С2Н6), ацетилена (С2Н2) - 2 ppm.

Микропроцессорный электронный прибор КАЛИСТО фирмы Morgan Schaffer осуществляет непрерывный контроль растворенного водорода и воды в масле работающего трансформатора. Прибор предназначен для раннего обнаружения развивающихся повреждений трансформатора и обоснованного планирования мероприятий по обслуживанию оборудования на базе данных контроля. Этот прибор специально разработан для наружной установки и защищен от всех климатических воздействий, может быть легко интегрирован в существующие мониторинговые системы мощных трансформаторов и подстанций, в том числе систему SCADA. КАЛИСТО позволяет измерять от 0 до 50000 ррт растворенного водорода в масле и от 0 до 100 % относительной влажности растворенной воды. Результат измерения может быть представлен в % относительной влажности приведенной к 25 °С, в ррт абсолютной влажности, в % относительной влажности при реальной температуре трансформатора. Погрешность измерения составляет 0,5 % от концентрации СО и 0,1 % от концентрации всех остальных газов. Чувствительность составляет 5 ррт в масле по водороду, 2 ррт в масле по воде. Измерительная схема построена на основе детектора по теплопроводности и маслозаполненного емкостного сенсора относительной влажности. Прибор имеет размер памяти: 1500 записей. Для передача информации используется порт RS232. Программное обеспечение в формате Windows

В ВЭИ создана установка для непрерывного контроля изоляционных свойств масла путем измерения его объемного сопротивления ρ_υ. Испытательная ячейка подключается к заземленному маслопроводу трансформатора и периодически передает данные о величине ρ_υ в систему контроля параметров. По величине ρ_υ, на которую влияют продукты старения масла, можно судить о величине его tgδ. В совокупности с другими датчиками, эта установка может входить в состав диагностической системы трансформатора.

Программное обеспечение для сбора и обработки хроматографических данных и автоматического диагностирования рассмотрим на примере приложения для диагностики трансформаторов для Windows «Цвет – Аналитик» ОАО "Цвет". Приложение для диагностики трансформаторного масла создано в соответствии с документом РД 153-34.0-46.302-00 и предназначено для диагностики обыкновенного маслонаполненного оборудования. Все результаты работы данного приложения носят рекомендательный характер в соответствии с руководящим документом. Приложение содержит базу данных анализов, сюда заносятся данные о трансформаторах (местоположение, паспорт) и результаты проведенных анализов. Программа реализует соотношения различных пар газов и соответствующие им дефекты. Программа также содержит базу граничных и пороговых концентраций растворенных в масле газов, а также значения коэффициентов растворимости газов в масле и критерии отбраковки высоковольтных герметичных вводов. Каждому типу оборудования соответствуют свои граничные концентрации и присваивается уникальный номер.

В процессе диагностирования выбирается нужный диспетчерский номер и точка отбора, при необходимости заполняется паспорт оборудования. Номер типа оборудования соответствует номеру типа оборудования в таблице граничных концентраций. В выпадающем списке выбирается тип анализа - плановый или при срабатывании газового реле. В случае срабатывания газового реле можно провести анализ газа из реле. Для этого необходимо выделить соответствующий пункт в параметрах диагностики. Сначала необходимо добавить анализ газа из реле, затем масла из бака трансформатора и только затем переходить к диагностированию. При анализе трансформатора с РПН можно провести анализ масла из контактора. Для этого необходимо выделить соответствующий пункт в параметрах диагностики. Сначала необходимо добавить анализ масла из контактора, затем масла из бака трансформатора и только затем переходить к диагностированию. Для просмотра результата диагностики необходимо нажать кнопку «Отчет по диагностике». После просмотра результат диагностики можно вывести на печать. В программе существует возможность определения дефектов графическим способом и построение графиков изменения концентрации газов во времени. Для построения графиков изменения концентрации газов во времени необходимо отметить нужные газы, задать временной диапазон и нажать кнопку «Построить график». Для определения дефектов графическим способом необходимо перейти на закладку «По компонентам», нажать кнопку «Построить график» и подобрать в древовидном списке наиболее похожий стандартный график дефекта.

Контрольные вопросы :

1. Мероприятия по ТО силовых трансформаторов ?

2. На что обращают внимание при периодических осмотрах ?

3. Причины проведения ТО силовых трансформаторов ?

4. Допустимые нагрузки и перегрузки трансформаторов ?

5. Причины неисправностей силовых трансформаторов.

Практическая работа № 49

Работы, выполняемые на помещениях по распоряжению и в порядке текущей эксплуатации. Цель работы : Изучить перечень работ, выполняемых по распоряжению в порядке текущей эксплуатации внутри помещений.

К работам, выполняемым по распоряжению в электроустановках напряжением до 1000 В, относятся работы по монтажу, ремонту и эксплуатации вторичных цепей, измерительных приборов, устройств релейной защиты, электроавтоматики, телемеханики и связи, включая работы в приводах и агрегатных шкафах коммутационных аппаратов, производимые в помещениях, где отсутствуют токоведущие части напряжением выше 1000 В либо они полностью ограждены или расположены на высоте, при которой не требуется ограждения. Распоряжение имеет разовый характер, срок его действия определяется продолжительностью рабочего дня исполнителей. При необходимости продолжения работы, а также изменении ее условий или состава бригады распоряжение должно выдаваться заново.

При перерывах в работе по распоряжению в течение дня повторный допуск осуществляется производителем работ.

Распоряжение должно быть оформлено в журнале учета работ по нарядам и распоряжениям.

Допуск по распоряжениям оформляется в журнале учета работ по нарядам и распоряжениям с записью в оперативном журнале.

В порядке текущей эксплуатации. Небольшие по объему виды работ, выполняемые в течение рабочей смены и разрешенные перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации, должны содержаться в перечне работ, подписанном лицом, ответственным за электрохозяйство, и утвержденном руководителем организации.

Перечень должен содержать:

· указания, определяющие виды работ, разрешенные к выполнению конкретным оперативно-ремонтным персоналом;

-порядок регистрации работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации оформление работы записью в оперативном журнале

Перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации, составляется лицом, ответственным за электрохозяйство организации, и утверждается главным инженером (руководителем) организации. Виды работ, внесенные в указанный перечень, являются постоянно разрешенными работами, на которые не требуется оформления какихлибо дополнительных распоряжений

Виды инструктажа. В каких случаях проводится целевой инструктаж.

-вводный –при приеме их на постоянную или временную работу в организацию.

-первичный инструктаж на рабочем месте проводится при приеме или переводе из одного подразделения в другое на данном рабочем месте

-повторный проводится не реже 1раз в 6 месяцев по инструкциям по охране труда для данной профессии

-внеплановый проводится в случаях принятия новых НПА или внесении изменений в них; нарушением лицами НПА, ТНПА содержащих требование по охране труда, которые привели или могли привести к авариям, несчастным случаям; перерыв в работе по профессии более 6 месяцев; при авариях или несчастных случаях на однопрофильных производствах

-целевой при выполнении разовых работ не связанных с прямыми обязанностями по специальности (погрузка, уборка территории и др.) производственные работы на которые оформляется наряд-допуск

Небольшие по объему виды работ в электроустановках до 1 кВ, выполняемые в течение рабочей смены и разрешенные к производству в порядке текущей эксплуатации, должны содержаться в перечне – заранее разработанном, подписанном ответственным за электрохозяйство и утвержденном руководителем организации Скачать документы из статьи: Перечень работ в электроустановках, на которые направляют Наряд-допуск на работы в электроустановках Для выполнения таких работ не нужно выдавать наряд-допуск или оформлять их по распоряжению. Кроме того, не требуется оформление в журнале учета работ по нарядам и распоряжениям, а также проведение предварительно целевого инструктажа. В электроустановках свыше 1 кВ порядок текущей эксплуатации не применяется. Это установлено Правилами по ОТ, утв. Приказом № 328н. Нельзя выполнять должностные обязанности в таких ЭУ в порядке текущей эксплуатации персоналом, не являющимся местным, поэтому ремонт силами командированного персонала всегда сопровождается выдачей наряда-допуска.

Как оформляется перечень работ, производимых в ходе текущей эксплуатации в ЭУ При работах в порядке текущей эксплуатации нет необходимости в выполнении каких-либо дополнительных указаний или распоряжений. Подготовка рабочего места осуществляется непосредственными исполнителями работ из числа местного персонала. При оформлении перечня работ следует учитывать меры безопасности и возможности единоличного выполнения конкретных работ, квалификацию персонала, степень важности электроустановки в целом или ее отдельных элементов в технологическом процессе. Примерный перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации, составляет главный энергетик, ответственный за электрохозяйство, в его отсутствие – главный инженер или другой технический руководитель организации. В этом документе должно быть указано, какие действия могут выполняться единолично, например: Работа в электроустановках с односторонним питанием до одной рабочей смены До 1000 В 3 гр. Отсоединение и присоединение кабеля, проводов электродвигателя и отдельных электроприемников инженерного оборудования зданий и сооружений До 1000 В 3 гр. Ремонт отдельных электроприемников (электродвигателей, электрокалориферов, вентиляторов и насосов, установок кондиционирования воздуха) До 1000 В 3 + 2 гр. Работа с трехфазными электросчетчиками прямого включения при снятом напряжении, уход за щеточным аппаратом электрических машин и смазка подшипников при снятом напряжении До 1000 В 3 гр. Замена предохранителей, ремонт осветительной электропроводки и арматуры, замена ламп и чистка светильников, расположенных на высоте не более 2 м До 1000 В 3 + 2 гр. Приведенный список не является исчерпывающим, он может быть дополнен по местным условиям. Что нужно учитывать при подготовке перечня В порядке текущей эксплуатации выполняются работы в ЭУ только до 1000 В. Их осуществляет местный оперативный или оперативно-ремонтный персонал, за которым ответственным за электрохозяйство организации закрепляется оборудование и участки. Работники проходят в этой электроустановке стажировку, обучение и дублирование для оперативного и оперативно-ремонтного персонала, получают письменный допуск к самостоятельной работе, подтвержденный приказом работодателя. Приказ на допуск к самостоятельной работе издается после каждой проверки знаний и обучения оказанию первой помощи на производстве. Не пропустите! В справочной Системе «Охрана труда» Скачайте полезную таблицу с перечнем требований по группам по электробезопасности>>> Список должен содержать указания, определяющие объем должностных обязанностей, которые разрешены к выполнению бригадой. При этом необходимо указать порядок регистрации обязанностей, выполняемых в порядке текущей эксплуатации (уведомление вышестоящего оперативного персонала о месте и характере работы, ее начале и окончании, оформлении работы записью в оперативном журнале и т.п.).

Обязательно перечислите группы по электробезопасности персонала. Работодатель вправе ужесточить указания Правил по ОТ, установив свои, более суровые требования к персоналу для выполнения работ в электроустановках. Поэтому, если в правилах указано, что определенный труд может выполняться не по наряду-допуску, работодатель может решить иначе, перестраховаться. Например, замена предохранителей в ЭУ до 1 кВ может быть выполнена по наряду-допуску или распоряжению, если работодатель посчитает, что существует высокий риск получения травмы. Не пропустите! В журнале «Справочник специалиста по охране труда» Узнайте, в каком объеме специалист по охране труда отвечает за электробезопасность>>> Ремонт кондиционеров или вентиляторов при снятом напряжении может иметь другие вредные и опасные производственные факторы, требующие повышенного внимания к безопасности работников. Работодатель в своем организационно-распорядительном документе может установить, что их нужно выполнять по распоряжению или по нарядудопуску. Это не ухудшает положение работника и не противоречит Правилам по охране труда, но усиливает меры безопасности, предъявляемые к выполнению должностных обязанностей сотрудников. Это допускает статья 8 ТК РФ. Отсутствие Перечня работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации, может грозить работодателю штрафом во время проверки Энергонадзора. В проверочных листах содержатся требования к нормативной и технической документации, которая должна быть в наличии в электроустановках. Кроме того, перечень необходимых документов приведен в ПТЭЭП. Одним из таких документов является Перечень работ, выполняемых по наряду-допуску, по распоряжению, а также в порядке текущей эксплуатации.

Контрольные вопросы :

1. Какой документ оформляется на работу с повышенной опасностью ?

2. Кто имеет право выдачи наряда – допуска ? 3 Назовите состав бригады для выполнения работ по ремонту электроустановок.

Практическая работа № 50

Назначения принцип действия и эксплуатации электромагнитных блокировок. Цель работы : Изучить назначение и принцип действия электромагнитных блокировок в электроустановках.

Описание. Виды. Принципы работы.

Электромагнитная блокировка является необходимым средством для защиты обслуживающего персонала, при работе с напряжением на высоковольтных линиях и в распределительных устройствах. Часто халатное обращение с электроприводами приводит к летальному исходу и поэтому данное устройство обеспечивает безопасность людей во время рабочего процесса. Используется электромагнитная блокировка в различных электроприводах, которые находятся в эксплуатации. Электромагнитный замок ЗБ-1М блокирует приводы разъединителей, которые имеют заземляющие ножи, с целью обеспечения правильной последовательности оперирования ножами. Также блокирует двери, ячейки отсеки в высоковольтных распредустройствах и электрооборудовании, находящихся под напряжением, с целью ограничения доступа к ним. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ БЛОКИРОВКА СОСТОИТ ИЗ:

1. Электромагнитного замка ЗБ-1М, который имеет цилиндрический пластмассовый корпус (или силуминовый), внутри которого находится стержень, запирающий подвижные части привода, пружина и гнёзда. Климатическое исполнение электромагнитных замков бывает:

1) УХЛ1 (рис.1) используется для эксплуатации на открытом воздухе при прямом воздействии различных атмосферных факторов (дождь, снег, сильный ветер), имеет защитную крышку (заглушку).

2) УХЛ2 эксплуатируются под навесом, без прямого воздействия атмосферных факторов, допускается обрызгивание, попадание пыли (рис. 2).

Рис.1 - ЗБ-1М УХЛ1 Рис.2 ЗБ-1М УХЛ2

Рис.3 Схема замка ЗБ-1М

2. Электромагнитного ключа КЭЗ-1М (рис. 4), который состоит из полиамидного корпуса, соленоидной катушки, сердечника катушки, штепсельного разъёма, и штырей. Ключ отпирает электромагнитный замок при подачи на замок напряжения от источника постоянного тока. На валу штока КЭЗ1М имеется элемент фиксации (шпонка) в крайнем разблокированном положении.

Рис.4 - ключ КЭЗ-1М

3. Так же блокировка может комплектоваться

магнитным ключом КМ-1, который используется для аварийного разблокирования, состоит он из постоянного магнита и подпружиненного штока в полиамидном корпусе. Позволяет отпирать электромагнитный замок без подачи напряжения.

Рис.6 - Ключ КМ-1

ПРИНЦИП РАБОТЫ:

Для разблокирования Электромагнитного замка нужно подать напряжение от источника постоянного тока на гнезда замка ЗБ-1М, установить ключ КЭЗ-1М штырями в разъёмы замка. По катушке в ключе будет протекать ток, намагничивая сердечник ключа, соприкасающийся со стержнем в замке. Затем, при помощи кольца на ключе необходимо вытянуть сердечник со стержнем. Аварийный ключ КМ-1 позволяет отпирать замок без подачи напряжения на него, но пользоваться им по понятным причинам персоналу запрещено.

СРАВНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗАМКОВ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КЛЮЧЕЙ

Основные характеристики	КЭЗ-1	КЭЗ1М	КМ-1
Номинальное напряжение постоянного тока, В	24;48;110;220	24;48; 110;22 0*	-
Кол-во запираний, отпираний	2000	2500	2200
Наличие элемента фиксации в крайнем разблокированном положении	Нет	Есть	Нет
Рабочий ход стержня, мм	13	13	13
Удерживающее усилие ключей, Н, не менее	60	60	50
Масса, кг	0,45	0,42	0,2

Практическая работа № 51

Струнные проводки. Принцип монтажа. Тросовые проводки.

Принцип монтажа.

Цель работы : Изучить состав струнной и тросовой проводок. Принципы монтажа, области применения и технологические особенности.

Тросовыми называют электропроводки, у которых провода и кабели укреплены на натянутом несущем стальном тросе.

Проводки на собственном несущем трос (рис. 1) выполняют специальными тросовыми проводами марок APT; АВТ-1; АВТС-1 и другими, содержащими в своей конструкции многопроволочный трос, вокруг которого навиты 2...4 изолированных проводника. Для нахождения одноимённых жил в процессе монтажа на изоляции проводов имеется отличительная маркировка в виде полосок или изоляция каждого провода имеет свою окраску.

Проводки с креплением проводов и кабелей непосредственно к натянутому тросу или проволоке (рис. 1) выполняют незащищёнными проводами марок ПВ, ПРВ и др., а также кабелями ВВГ, ВРГ и др.

Разновидность таких проводок - струнные электропроводки (рис. 1). Струну изготавливают из стальной проволоки диаметром 2...4 мм. Её за- крепляют вплотную к строительным основаниям, например, привариванием к закладным деталям или пристреливанием.

Методы заготовки тросовых проводок

При больших объёмах работ по монтажу тросовых проводок организуют их централизованное изготовление на технологических линиях.

Для изготовления тросовых проводок составляют замерочные эскизы, где указывают: марку, площадь сечения и число жил проводов или кабелей, общую длину и размеры отдельных участков проводок, марку и диаметр несущего троса, способы закрепления проводов к тросу, типы концевых анкерных креплений, промежуточных подвесов и другие сведения (рис. 2).

В условиях электромонтажного участка заготовку тросовых проводок организуют в мастерской, оснащенной инструментами и приспособлениями для работы.

Отрезок или часть несущего троса приспособлениями натягивают между противоположными стенами на высоте 1,2... 1,5 м. На верстаке при помощи механизмов для резки, зачистки и оконцевания проводов и тросов по замерочному эскизу нарезают отрезки проводов и кабелей:

Предварительно подготовленные провода и материалы укладывают на передвижной монтажный столик; расположенный под тросом. Электромонтёр, перемещаясь со столиком вдоль троса, собирает проводку в соответствии с эскизом. По мере готовности проводку наматывают на барабан и в таком виде доставляют на объект.

В специализированных электромонтажных организациях создают технологические линии для поточной заготовки проводок, оснащённые более производительными механизмами.

Технология монтажа проводок

Монтаж тросовых проводок выполняют в две стадии.

На первой стадии по фактическим замерам на объекте составляют замерочные эскизы и выдают заказ на заготовку элементов проводок. В зависимости от условий и сложности монтажа проводки выполняют полностью с установкой ответвительных коробок и светильников (без стекла) или секциями со светильниками и без них.

В качестве несущего троса рекомендуют использовать многопроволочные оцинкованные тросы диаметром 3.. .6,5 мм. Допускается использовать оцинкованную проволоку, а также горячекатанную проволоку (катанку), диаметром 5...8 мм, опрессованную слоем поливицилхлорида или защищенную другим антикоррозийным покрытием. Материал и диаметр несущего троса выбирают в соответствии с проектом.

Концевое крепление троса к строительным основаниям называют анкерным, оно воспринимает усилие натяжения троса. Анкерные крепления различают по конструкции: болтовой анкер с крюком, анкеры для крепления дюбелями или привариванием, анкер крепления к металлическим фермам и др. Конструкцию анкера выбирают в зависимости от строительного основания. Соединение несущего троса с анкером выполняют через натяжную муфту, которая предназначена для натяжения и регулирования стрелы провеса троса. В качестве натяжной муфты можно использовать болтовой анкер с удлинённой резьбой. Трос закрепляют на крюке муфты или анкера болтовым зажимом при помощи коуша, а проволоку - стальной обоймой или закручиванием. На конец троса или проволоки устанавливают заземляющий наконечник для присоединения нулевого защитного проводника (рис. 3). Крепление проводов и кабелей к тросу выполняют стальными полосками с пряжками или пластмассовыми перфорированными лентами (рис. 4). Расстояние между креплениями не более 500 мм. Кабели и провода на тросе и в местах перехода их с троса на конструкции зданий должны быть разгружены от механических усилий.

Рис. 3. Технология крепления анкеров и тросов:

1 - шпилька; 2 - анкер К300; 3 - натяжная муфта К-679; 4 - коуш; 5 - тросовый зажим; 6 - конец троса для зануления; 7 - трос; 8 - проволока, 9 - обойма; 10 наконечник для зануления

Ответвительные коробки для присоединения светильников к проводам и кабелям крепят к монтажной полосе или к пластине, которые подвешивают на трос. Можно крепить коробки при помощи скоб непосредственно к тросу. Для ответвления от тросовых проводов устанавливают специальные тросовые коробки типа У-245. Ответвление проводов в коробке выполняют только ответвительными сжимами без разрезания проводов. Светильники подвешивают к пластинам или коробкам на подвесах. Подвешивать светильники на проводах не допускается.

На второй стадии монтажа заготовленные в мастерских секции проводок доставляют на объект, раскатывают на полу вдоль линии расположения светильников и временно подвешивают на подставках высотой 1,2... 1,5 м для осмотра проводки, выпрямления проводов и подключения светильников. Подготовленную проводку поднимают и одним концом крепят к анкерной конструкции, натягивают вручную или полиспастом и крепят другой конец к противоположному анкеру. В сетях с глухозазем-лённой нейтралью на концах линий - соединением троса и нулевого провода гибкой перемычкой.

Окончательно полиспастом или лебёдкой натягивают трос. Стрелу провеса троса контролируют динамометром или прямым замером (визированием) так, чтобы она была в пределах от 1/40 до 1/60 длины пролёта (12 м- 200...250 мм). Стрелу провеса регулируют натяжными муфтами. По завершении монтажа до установки ламп в светильники измеряют сопротивление изоляции электропроводки (норма 0,5 МОм). Затем элементы светильников испытывают на стендах.

Рис. 4. Технология крепления проводов и коробок к тросу:

1 - трос; 2 - монтажная полоса; 3 - ответвительная коробка; 4 - пряжка; 5 - провода; 6 - тросодержатель; 7 - пластмассовая лента; 8 - кнопка

После установки ламп и защитных стёкол, электропроводки опробы-вают под напряжением на световой эффект.

По результатам работы оформляется отчёт. Содержание отчёта.

1. В соответствии с вариантом задания таблицы составить замероч-ный эскиз, принципиальную схему на тросовую проводку (рис. 5) и технические требования на монтаж (рис. 3).

2. Составить заявку на материалы и инструмент для монтажа проводки по варианту задания.

3. Записать результаты измерения сопротивления изоляции проводников и светильников.

I I

Рис. 5. Электрические схемы стендов:

а - для проверки люминесцентных ламп и пускорегулирующей аппаратуры (ПРА): EL - люминесцентная лампа; HL - лампа накаливания; SB - кнопка; б - для проверки ламп накаливания и стартеров: SA - стартер; HL - лампа накаливания

4. Записать.результаты испытания пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) для газоразрядных светильников. ^!

5. Нарисовать монтажные схемы для проверки люминесцентных ламп, ПРА, ламп накаливания и статеров.

Порядковый номер Студента, в бригаде	Вариант выполнения проводок.	Марка и площадь сечения провода (кабеля)	Длина проводки, м, и число групп светильников	Число светильников в линии, шт.	Номер листа (ТП 4,40736/70)
1	Кабель на тросе
2	Тросовый провод
3	Провода на тросе
4	Провода на концах

Контрольные вопросы

1. Перечислите способы выполнения тросовых электропроводок.

2. Каков порядок составления замерочного эскиза проводок и сведений, содержащихся в нём.

3. Расскажите последовательность сборки тросовой проводки в мастерских.

4. Назовите требования, предъявляемые к стреле провеса и занулению несущего провода.

5. Как измеряют сопротивление изоляции тросовых электропроводок.

Практическая работа № 52

Защитное заземление и зануление. Устройства защитного отключения (УЗО). УЗО . Классификация и общие сведения.

Цель работы: Изучить устройство и назначение защитного заземления, зануления

и устройства защитного отключения (УЗО)

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель защитного заземления – снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, нормально не находящихся под напряжением. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие, ток, проходящий через человека, при прикосновении к корпусам. Защитное заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления растеканию тока в земле. Это возможно только в сетях с изолированной нейтралью, где при коротком замыкании ток IЗ почти не зависит от сопротивления RЗ, а определяется в основном сопротивлением изоляции проводов.

Заземляющее устройство бывает выносным и контурным. Выносное заземляющее устройство применяют при малых токах замыкания на землю, а контурное – при больших.

Согласно ПУЭ, заземление установок необходимо выполнять:

• при напряжении выше 50 В переменного тока, 120 В и выше постоянного тока – во всех электроустановках;

• при напряжении выше 25 В переменного тока и выше 60 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках;

• во взрывоопасных помещениях при всех напряжениях.

Для заземляющих устройств, в первую очередь, должны быть использованы естественные заземлители:

• водопроводные трубы, проложенные в земле;

• металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей;

• металлические оболочки кабелей (кроме алюминиевых);  обсадные трубы артезианских скважин.

Запрещается в качестве заземлителей использовать трубопроводы с горючими жидкостями и газами, трубы теплотрасс.

Естественные заземлители должны иметь присоединение к магистрали заземления не менее чем в двух разных местах.

В качестве искусственных заземлителей применяют:

• стальные трубы с толщиной стенок 3,5 мм, длиной 2-3 м;

• полосовую сталь толщиной не менее 4 мм;

• угловую сталь толщиной не менее 4 мм;

• прутковую оцинкованную сталь диаметром не менее 12 мм, длиной до 5 м и более.

Все элементы заземляющего устройства соединяются между собой при помощи сварки, места сварки покрываются битумным лаком. Допускается присоединение заземляющих проводников к корпусам электрооборудования с помощью болтов.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник – проводник, соединяющий зануляемые части с нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Зануление применяется в сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью

(системы TN). В случае пробоя фазы на металлический корпус

электрооборудования возникает однофазное короткое замыкание, что приводит к быстрому срабатыванию защиты и тем самым автоматическому отключению поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или максимальные автоматы, установленные для защиты от токов коротких замыканий; автоматы с комбинированными расцепителями.

Защитное отключение – это система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения человека электрическим током (при замыкании на землю, снижении сопротивления изоляции, неисправности заземления или зануления). Защитное отключение применяется тогда, когда трудно выполнить заземление или зануление, а также в дополнение к нему в некоторых случаях.

В зависимости от того, что является входной величиной, на изменение которой реагирует защитное отключение, выделяют схемы защитного отключения: на напряжение корпуса относительно земли; на ток замыкания на землю; на напряжение или ток нулевой последовательности; на напряжение фазы относительно земли; на постоянный и переменный оперативные токи; комбинированные.

Устройства, реагирующие на напряжение нулевой последовательности, применяются в трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и малой протяженностью. Устройства защитного отключения, реагирующие на ток замыкания, применяются для установок, корпуса которых изолированы от земли (ручной электроинструмент, передвижные установки и т.д.).

Устройство, реагирующее на ток нулевой последовательности, применяется в сетях с заземленной и изолированной нейтралью.

Назначение, принцип действия, область применения защитного отключения Термин "устройство защитного отключения - УЗО", принятый в отечественной специальной литературе, наиболее точно определяет назначение данного устройства и его отличие от других коммутационных электрических аппаратов - автоматических выключателей, выключателей нагрузки, магнитных пускателей и т.д.

Защитным отключением называется автоматическое отключение электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.

Назначение защитного отключения - обеспечение электробезопасности, что достигается за счет ограничения времени воздействия опасного тока на человека. Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, работая в дежурном режиме, постоянно контролирует условия поражения человека электрическим током.

Область применения: электроустановки в сетях с любым напряжением и любым режимом нейтрали. Наибольшее распространение защитное отключение получило в электроустановках, используемых в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью.

Классификация УЗО

Все УЗО по виду входного сигнала классифицируют на несколько типов (рис.1).

Рис.1. Классификация УЗО по виду входного сигнала

В зависимости от характеристик электроустановок, для которых предназначены УЗО, их следует классифицировать по: режиму нейтрали источника питания электроустановки; роду и частоте тока; напряжению; числу фаз (полюсов); мобильности.

В зависимости от режима нейтрали источника питания электроустановки УЗО подразделяют на устройства, предназначенные для электроустановок с изолированной либо с глухозаземленной нейтралью

По роду и частоте тока УЗО подразделяют на устройства, предназначенные для электроустановок: переменного тока частоты 50 (60) Гц; переменного тока непромышленной частоты; постоянного тока; выпрямленного тока; двух и более родов тока из числа указанных выше.

УЗО, предназначенные для отключения электроустановок при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением, подразделяют на устройства, рассчитанные на электроустановки следующих классов напряжений : переменного тока частоты 50 (60) Гц - 127, 220, 380, 500, 660, 1140 В; переменного тока частоты 400 Гц - 200 В; постоянного (выпрямленного) тока - 110, 220, 275, 400 В. УЗО, предназначенные для отключений электроустановки при возникновении в ней тока утечки, подразделяют на устройства, рассчитанные на электроустановки вышеуказанных классов напряжений, а также 6000 и 10000 В частоты 50 (60) Гц.

По числу фаз (полюсов) УЗО подразделяют на: однофазные (однополюсные); двухфазные (двухполюсные); трехфазные (трехполюсные, четырехполюсные).

По видам средств защиты, взаимодействующих с УЗО, различают устройства, используемые с: защитным заземлением; занулением; автоматическим закорачиванием на землю поврежденной фазы (шунтированием цепи утечки тока замыкания на землю); компенсацией (автоматической или статической) тока утечки (замыкания на землю).

Кроме того, УЗО могут классифицироваться по другим критериям, например, по конструктивному исполнению.

Например: 1. Характеристика защищаемой электроустановки.1.1. Нейтраль источника питания - глухозаземленная. 1.2. Род и частота тока - переменный 50 Гц. 1.3. Номинальное напряжение - 380 В, ток нагрузки - 25 А.1.4. Число фаз - три. 1.5. Установка передвижная.

2. Вид входного сигнала - ток нулевой последовательности.

3. Возможность и способ регулирования уставок - уставка нерегулируемая.

4. Способ контроля исправности - только ручной.

5. Условия монтажа - УЗО встраивается в оболочку магнитного пускателя типа ПМЕ-211.

6. Необходимость использования с другими средствами защиты - УЗО должно использоваться совместно с занулением.

7. Избирательность - УЗО селективное.

8. Подключение к электроустановке - непосредственное.

9. Вид исполнения - общего назначения.

Основными параметрами, по которым подбирается то или иное УЗО являются: номинальный ток нагрузки т.е. рабочий ток электроустановки, который протекает через нормально замкнутые контакты УЗО в дежурном режиме; номинальное напряжение (действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО-220,380В); уставка (дифференциальный отключающий ток или минимальное значение входного сигнала, вызывающего срабатывание УЗО и последующее автоматическое отключение поврежденного участка сети или токоприемника); время срабатывания устройства.

Принцип работы УЗО

Принцип работы УЗО состоит в том, что оно постоянно контролирует входной сигнал и сравнивает его с наперед заданной величиной (уставкой). Например, значения уставок должны выбираться для сетей с глухозаземленной нейтралью - из ряда 0,002; 0,006; 0,01; 0,02; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5; 1,0 А. Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает и отключает защищенную электроустановку от сети. В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей, которые несут в себе информацию об условиях поражения человека электрическим током.

Основными элементами любого устройства защитного отключения являются датчик, преобразователь и исполнительный орган.

Наиболее важное применение УЗО – обеспечение электробезопасности людей. УЗО обеспечивает: защиту от прикосновения к токоведущим частям; быстродействующее отключение электроприборов при замыкании на корпус.

УЗО, реагирующее на дифференциальный (остаточный) ток

Находят широкое применение во всех отраслях промышленности. Характерной их особенностью является многофункциональность. Такие УЗО могут осуществлять защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении, при косвенном прикосновении, при несимметричном снижении изоляции проводов относительно земли в зоне защиты устройства, при замыканиях на землю и в других ситуациях.

Принцип действия УЗО дифференциального типа заключается в том, что оно постоянно контролирует дифференциальный ток и сравнивает его с уставкой. При превышении значения дифференциального тока уставки УЗО срабатывает и отключает аварийный потребитель электроэнергии от сети. Входным сигналом для трехфазных УЗО является ток нулевой последовательности. Входной сигнал УЗО функционально связан с током, протекающим через тело человека Ih. Область применения УЗО дифференциального типа – сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ (система TN - S).

Принцип действия УЗО

Ф1

Ф2

Rn Rн

I∆

Рис. 2 Схема, иллюстрирующая принцип действия УЗО

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, который в результате пробоя изоляции оказался под напряжением, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I1 потечет дополнительный ток ID (ток утечки), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным). Неравенство токов в первичных обмотках - I1 + ID в фазном проводнике и I2 = I1 в нулевом рабочем проводнике - вызывает небаланс магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. Если этот ток превышает заданное значение тока порогового элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3. Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки "Т" искусственно создается цепь протекания отключающего дифференциального тока.

Срабатывание УЗО в этом случае означает, что устройство в целом исправно.

Обозначение УЗО на электрических схемах

I∆30мА

I∆100мА

Заключение

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.

Устройства защитного отключения (УЗО), реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.

Статистические данные по электротравматизму, полученные за почти 30-летний период с начала широкого внедрения УЗО, подтверждают высокую эффективность данного электрозащитного средства - количество смертельных травм снизилось почти в 100 раз.

Алгоритм поиска причин срабатывания УЗО.

Практическая работа № 53 Монтаж шинопроводов.

Цель работы : Изучить назначение , конструкцию и способы монтажа шинопроводов.

Шинопровод представляет собой комплектную электросеть, которая состоит из отдельных секций, соединяемых между собой сваркой, болтовыми сжимами или штепсельными соединениями. В состав шинопровода как законченного комплектного устройства входят также конструкции для его установки и крепления. Монтаж шинопровода заключается только в подъеме и закреплении его на заранее установленных конструкциях и в присоединении к электросети.

Шинопроводы выпускают: ШРА и ШМА — для распределительных и магистральных сетей, ШОС — осветительные, ШТМ — троллейные. Условное обозначение шинопровода расшифровывается так: Ш — шинопровод, М — магистральный, А — с алюминиевыми шинами, Р — распределительный, ОС — осветительный, Т — троллейный, М (третья буква) — с медными шинами или жилами. Цифры после букв указывают год разработки конструкции. На рис. 1, а — д показаны поперечные разрезы шинопроводов разных серий.

Шинопроводы по сравнению с кабельными линиями и открытыми магистралями имеют большие преимущества: высокую надежность, длительный срок службы, удобство монтажа и обслуживания. Наличие готовых комплектных секций позволяет создать универсальную сеть, подключать дополнительные электроприемники при изменении технологии производства.

Стандартные секции шинопроводов и большой ассортимент соединительных элементов (угольников, тройников, крестовин, штепсельных соединений, компенсаторов) позволяет конструировать и собирать из них разнообразные схемы распределения энергии.

Закрытые шинопроводы занимают основное место в низковольтных сетях вместо открытых шинных магистралей, прокладываемых по фермам, для сооружения которых требуется значительно больше времени. Они более безопасны в обслуживании, чем открытые магистрали. Их прокладывают на небольшой высоте, что значительно сокращает длину ответвлений к электроприемникам.

Распределительные шинопроводы серии ШРА (рис. 1, б) выпускают на номинальные токи 250, 400, 630 А для сетей с глухозаземленной нейтралью напряжения 380/220 В, изготовляют из типовых элементов в виде прямых и угловых секций и комплектуют вводными и ответвительными коробками для штепсельного присоединения с предохранителями или автоматами. Прямая секция длиной 3 м имеет по восемь ответвительных коробок (по четыре с каждой стороны). Шинопроводы прокладывают на небольшой высоте по стенам на кронштейнах, по колоннам на подвесах, под перекрытием на конструкциях, в средней части пролетов на стойках. Ответвления от шинопровода к электроприемникам выполняют проводами в трубах или металлорукавах.

Секция шинопровода состоит из четырех алюминиевых шин одинакового сечения (нулевая шина имеет одинаковое сечение с фазными), закрепленных в изоляционных клицах и заключенных в защитный стальной кожух. Алюминиевые шины в местах штепсельного присоединения спрессованы медными накладками, что обеспечивает надежность разъемного контакта. Контроль наличия напряжения на шинопроводе осуществляется в коробке с указателем напряжения (сигнальными лампами).

Установленные на опорных конструкциях секции шинопровода закрепляют нажимными болтами. Концы шин соединяют болтами ступенчато. Короба соединяемых секций скрепляют винтами и приваркой соединительных планок к лапкам на коробах. После окончания сборки и заземления шинопровода закрывают монтажные окна крышками с помощью прижимов и устанавливают вводные и ответвительные коробки.

Распределительный шинопровод ШРМ-75, выпущенный в последнее время, предназначен для присоединения как трехфазных, так и однофазных электроприемников. Он может быть использован и в качестве осветительного шинопровода.

Магистральные шинопроводы серии ШМА (рис. 1, а) изготовляют отдельными прямыми и угловыми секциями различной нормализованной длины. Они имеют четырехпроводное исполнение. В качестве четвертого (нулевого) провода используют внешние опорные алюминиевые уголки шинопровода. Шинопроводы на токи свыше 1000 А имеют спаренные фазы.

Рис. 1. Шинопроводы разных серий: а — магистральный ШМА, б — распределительный ШРА, в — магистральный постоянного тока ШМАД, г — осветительный ШОС, д — троллейный ШТМ; 1 — крышка, 2 — стяжные болты, 3 — алюминиевые уголки, 4 — изоляторы; 5 — шины, 6 — ярмо.

Шины разных фаз спарены по две на фазу по схеме СА — АВ — ВС для уменьшения потерь и разделены между собой тонкой изоляционной прокладкой. Шины заключены в стальной перфорированный кожух с верхней сплошной крышкой. Шины двух соседних секций соединяют сваркой, а в местах, где по условиям эксплуатации необходимы разъемные соединения, болтовыми сжимами. Соединение шин одним болтом выполняют так: стальной болт диаметром 30 мм проходит через изоляционную втулку, набор изолирующих и металлических шайб и тарельчатые пружины и затягивается двумя гайками. Металлический кожух и шпильку стяжного болта заземляют присоединением к алюминиевым угольникам. Шинопроводы закрепляют на специальных кронштейнах к стенам или на стойках к полу цеха. Возможна подвеска на тросах вдоль колонн цеха в пролетах 6 и 12 м. Конструкция шинопровода самонесущая; основными элементами, определяющими ее жесткость, являются шины. Если распределительные шинопроводы служат для питания большого числа электроприемников, то магистральные шинопроводы предназначены для питания распределительных шинопроводов, силовых шкафов и крупных электроприемников, т. е. сравнительно ограниченного числа потребителей. Комплектный осветительный шинопровод ШОС (рис. 1, г) предназначен для выполнения четырехпроводных осветительных групповых линий в сетях 380/220 В с нулевым проводом. При использовании комплектных шинопроводов возможны подключение дополнительных светильников благодаря наличию штепсельных разъемов, а также их снятие для ревизии и ремонта без отключения всей группы светильников. Исполнение шинопровода защищенное; он рассчитан на установку в помещениях цехов промышленных предприятий с нормальной средой.

Шинопровод представляет собой стальной штампованный короб с проложенными внутри медными изолированными проводами сечением 6 мм2, имеющими пофазную расцветку. В комплект шинопроводов входят прямые, угловые, гибкие и вводные секции, ответвительные штепсели и торцевые заглушки. Прямые секции выпускают длиной 0,5—1,5 и 3 м. В секциях длиной 1,5 и 3 м через каждые 0,5 м предусмотрены окна для штепсельного подсоединения однофазных потребителей. Размеры секций коробов 35X 45 мм, а их соединение разъемное (штепсельное). Для соединения каждая секция имеет на одном конце штепсельную соединительную розетку, а на другом — четырехполюсную вилку, которая соединяется с проводами. Короб заземляют, соединяя его с нулевым проводом.

Вводные секции (длиной 0,5 м) имеют коробку с зажимами для присоединения ее к источнику питания. Зажимы рассчитаны на двойной номинальный ток шинопровода, что позволяет устанавливать коробку в середине линии.

Гибкие секции длиной 1 м выполнены в виде двух коротких участков шинопровода со штепсельной розеткой и вилкой на одном конце, соединенных металлорукавом с заключенными в нем проводами. Ответвления к электроприемникам выполняют двухполюсными штепсельными присоединениями через окна, имеющиеся на нижней стороне секции. Штепсель поставляют заряженным трехжильным шнуром ШВРШ сечением 3 X 0,75 мм и длиной 1 или 2 м. Две жилы присоединяются к фазному и нулевому проводу, а третья — к заземляющему контакту (для заземления осветительной арматуры).

Рис. 2. Установка осветительного шинопровода ШОС: а — совместная прокладка осветительного и распределительного шинопроводов, б — осветительный шинопровод, смонтированный на тросовых подвесках; 1:— светильник, 2, 4 — распределительный и осветительный шинопроводы, 3 — подвес, 5 — хомут, 6 — штепсель, 7 — поддерживающий трос, 8 — тросовые подвески

Монтаж шинопровода состоит из установки несущих и поддерживающих конструкций и тросов, подвески и стыковки секций шинопровода, установки и подключения светильников. Для крепления шинопровода поставляют специальные скобы, подвесы, хомуты, стойки и другие крепежные конструкции и детали. Шинопровод прокладывают по стенам, колоннам, фермам, на коробе распределительного шинопровода при их совместной прокладке, вдоль специальных несущих конструкций (рис. 2, а, б).

Задание:

1. Составить технологическую карту последовательности монтажа шинопроводов.

2. Составить таблицу типов шинопроводов. Контрольные вопросы:

1. Расскажите, в чем состоит преимущество шинопроводов по сравнению с другими видами канализации электроэнергии?

2. Расскажите о конструкции шинопроводов серии ШРА и ШМА.

3. Расскажите, где используют комплектный осветительный шинопровод ШОС.

4. Объясните, как устанавливают и крепят шинопроводы всех серий. 5. Расскажите о способах заземлений шинопроводов всех серий.

Практическая работа № 54

Средства пожаротушения на подстанции.

Цель работы : Изучить перечень, назначение, принцип действия и правила эксплуатации средств пожаротушения на подстанциях.

Причины пожаров на подстанциях

Трансформаторная подстанция – сложный технологический объект. Работа на нем должна вестись в соответствии со строгими правилами пожарной безопасности.

Возгорание на подстанции может случиться по следующим причинам:

• Ошибки персонала при работе. Это происходит из-за низкой квалификации сотрудников, невнимательности или осмысленного нарушения правил. Человеческий фактор может сыграть при подаче напряжения на неисправное оборудование или при включении коммутационных агрегатов на заземленные токоведущие части.

• Нарушение при электромонтаже или ремонте оборудования. Сюда относятся плохо протянутые контакты, заводские дефекты, некачественная регулировка приводов.

• Дефекты в сетях релейной защиты. К ним причисляют проблемы с настройкой токовых установок, нарушение изоляции проводов, неправильную работу релейных и микропроцессорных защитных блоков.

• Однофазное замыкание на землю в электросетях 6–35 кВ. Такое перенапряжение вызывает разрушение изоляторов и возгорание.

• Изоляция электроустановок может быть повреждена из-за грозового или коммутационного перенапряжения в сети. Грозозащитные устройства должны находиться под постоянным контролем и функционировать правильно.

Порядок тушения пожара

Пожаротушение трансформаторных

подстан-ций должно производиться профессиональ-ными спасателями по строгим инструкциям МЧС.

Скорость реакции дежурного персонала предприятия и правильные действия пожарных подразделений помогут спасти объект и людей.

РЕКЛАМА•RTB.SAPE

Действия дежурного персонала объекта

На любой подстанции персоналу разъясняют правила поведения при возникновении возгорания на энергообъекте.

План действий разрабатывается и согласуется с руководством пожарной охраны:

1. Сотрудник, заметивший возгорание на подстанции, обязан сразу же сообщить об этом диспетчеру электростанции или старшему дежурному, а затем приступить к ликвидации пожара первичными средствами тушения, соблюдая технику безопасности.

2. Диспетчер электростанции или старший дежурный доносит информацию о пожаре в пожарную охрану, руководству станции и диспетчеру энергосистемы.

3. Дежурный по смене должен локализировать место возгорания, выполнить расчет движения пламени и оценить степень угрозы.

4. Старший по смене при необходимости включает автоматическую установку пожаротушения, если она не сработала самостоятельно.

5. Далее персонал должен быть эвакуирован из здания на улицу или же размещен в безопасных помещениях.

6. Помещение и все оборудование по возможности должно быть обесточено до прибытия спасателей. Данный пункт выполняется с разрешения начальника смены или вышестоящего руководства.

7. Ответственные лица начинают тушение самостоятельно с помощью огнетушителей и других первичных средств.

8. Старший по смене определяет человека, который сможет проводить спасателей к месту возгорания или указать кратчайший путь к нему.

Действия пожарных подразделений

Прибыв на подстанцию, руководитель пожарной бригады связывается со старшим по смене и узнает подробности о возгорании и точное место локализации пожара. Далее ликвидация огня происходит по следующему плану:

1. До прибытия пожарной службы персонал уже должен был позаботиться об обесточивании помещения. Если это не было сделано, то старшего по смене информируют о необходимости отключения электрооборудования от сети.

2. Спасатели, выполняющие работы по уничтожению возгорания, должны быть в особой диэлектрической одежде.

3. Чтобы избежать поражения током, пожарные ограждают токоведущие части под напряжением.

4. Установив особенности конкретного возгорания, спасатели могут приступить к его ликвидации с учетом всех мер безопасности.

Особенности пожаротушения

Тушение пожаров на подстанциях осуществляется с помощью огнетушителей разного типа и других средств пожаротушения. Активное вещество выбирается в зависимости от категории пожара и локализации возгорания.

Электроустановки под напряжением

Тушение электроустановок. Ликвидация воспламенения оборудования производится с учетом напряжения электрической сети:

• до 0,4 кВ – используются хладоновые огнетушители;

• свыше 0,4 кВ – порошковые средства;

• электрощитовые – углекислотные огнетушители.

Внимание! Устранение возгорания электроустановок, которые находятся под напряжением, не может производиться с помощью воды.

Номинальное напряжение электроустановки, В	Минимально допустимые расстояния от насадки пожарного ствола до горящих электроустановок и кабелей, м
до тысячи	4
от 1000 до 10000	6
от 10000 до 35000	8
от 35000 до 110000	10

Трансформаторы

Пожары в трансформаторах можно ликвидировать с помощью:

• распыленной воды;

• порошка;

• воздушно-механической пены.

Все средства пожаротушения должны быть на подстанциях, без обслуживающего персонала тушение осуществить будет невозможно, так как помещение необходимо отключить от напряжения заранее.

Процесс ликвидации возгорания в трансформаторе осуществляется с учетом следующих правил:

• если масло вспыхнуло на крыше трансформатора, пожар ликвидируют водой, пеной или порошком;

• воспламенился корпус внизу – тушат пеной, а масло спускают в аварийный резервуар;

• если пожар начался в закрытых взрывных ячейках, то возможно залить пеной объем ячейки, открывать ее при этом не разрешается.

Кабельные сооружения

При воспламенении в кабельных

туннелях и каналах обычно наблюдается сильное задымление и повышение температуры помещения, поэтому осуществить стандартные действия по ликвидации пожара становится сложно.

Более того, практически невозможно устано-вить конкретное место возгорания, так как такие помещения обычно довольно протяженные.

Пожар может быть благополучно устранен, если на начальной стадии возгорания обслуживающий персонал вовремя снимет напряжение с кабельных линий участка и снизит газообмен с помощью установок газового тушения.

Меры предосторожности

Тушение огня на подстанциях проводится с учетом всех мер предосторожности:

• оборудование и комнаты в здании должны быть обесточены до начала уничтожения пламени;

• люди, участвующие в ликвидации возгорания, имеют диэлектрические ботинки и перчатки;

• все действия обязательно согласуются с начальником пожарной охраны и руководством подстанции.

Последствия пожаров на подстанциях

Возгорания на подстанциях не проходят бесследно. Последствия могут быть страшными. Аварии приводят к отключению электроэнергии на многих зависимых объектах (больницы, промышленные заводы, центры связи, светофоры, школы и т. д.). Все это приводит к большим финансовым потерям и проблемам в функционирова-нии целых городов. Несчастных случаев не избежать.

Для того чтобы предотвратить пожар на подстанции, необходимо ответственно относиться к правилам эксплуатации

электрооборудования. Страшные последствия, которые появляются в связи с авариями на трансформаторных станциях, могли и не случиться, если бы персонал и руководство объекта уделяли внимание соблюдению правил и норм безопасности.

Пожарная безопасность на производственных объектах регламентируется Федеральным законом РФ № 69- ФЗ «О пожарной безопасности» от 21.12.1994 г., Правилами пожарной безопасности в Российской Федерации ППБ 01-93, утвержденные приказом МВД РФ от 14.12.1993г., государственными стандартами, строительными нормами и правилами, инструкциями по пожарной безопасности.

Пожарная и взрывная безопасность промышленных предприятий должна быть обеспечена как в рабочем, так и в случае возникновения аварийной обстановки.

По каждому случаю должна быть установлена экономическая эффективность систем, обеспечивающих его пожарную безопасность. Экономическая эффективность должна устанавливаться с учетом вероятности пожара, стоимости объекта, размеров возможного ущерба от пожара, а также капитальных вложений и текущих расходов на системы предотвращения пожара и пожарной защиты.

Пожарная защита должна обеспечиваться:

1. Максимально возможным применением негорючих и трудногорючих веществ и материалов;

2. Ограничением горючих веществ и их размещением;

3. Предотвращением распространения пожара за пределы очага;

4. Применением средств пожаротушения;

5.Применением конструкций объектов с регламентированными пределами огнестойкости и горючести;

6. Эвакуацией людей;

7. Применением средств индивидуальной и коллективной защиты людей;

8. Системой противодымной защиты;

9. Применением средств пожарной сигнализации и связи; 10. Организация пожарной охраны объекта.

Пожарная профилактика при проектировании предприятий решается, в первую очередь, в соответствии с категорией производства.

Согласно НПБ 105-95, в зависимости от характеристики обращающихся в производстве веществ и их количества производственные объекты подразделяются на пять категорий: А, Б, В1 - В4, Г, Д.

Категория А - взрывопожароопасная.

К предприятиям этой категории относят нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, склады бензина, насосные для перегонки ЛВЖ, отделения ремонта топливных приборов.

Категория Б - взрывопожароопасная.

К предприятиям этой категории относятся цехи по приготовлению и транспортировки угольной пыли, промывочно-пропарочные станции цистерн и другой тары от мазута и других жидкостей с температурой вспышки паров 28120°С.

Категория В1 - В4 -пожароопасная.

К предприятиям данной категории относятся лесопильные, деревообрабатывающие, модельные и лесотарные цехи, помещения маслоохладительных установок станции испытания дизелей.

Категория Г характеризуется наличием негорючих веществ и материалов в горячем и раскаленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр, пламени. К этой категории можно отнести цехи горячей штамповки, термические цехи, кузнечные цехи и котельные, отделения ремонта двигателей внутреннего сгорания.

Категория Д характеризуется наличием некоторых веществ и материалов в холодном состоянии. К этой категории относятся отделения ремонта автотормозов, станочное отделение механического цеха, участки станков и оборудования.

Определение категории помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей А к низшей Д.

Все производственные помещения должны иметь первичные средства пожаротушения, системы автоматического пожаротушения, а в помещениях категории А, Б, В1-В4 и складские помещения должны быть оснащены системами пожарной сигнализации.

Ответственность за обеспечение пожарной безопасности на производстве несут их руководители или лица, исполняющие эти обязанности.

1. Способы прекращения горения и средства пожаротушения.

Выбор методов и средств тушения пожаров и загораний зависит от объекта, характеристики горящих материалов и класса пожара (таблица 1).

Таблица 1 Классификация пожаров

Класс пожара	Характеристика горящих материалов и веществ	Рекомендуемые огнетушащие составы и средства
А	Горение твердых горючих материалов, кроме металлов (дерево, уголь, бумага, резина, текстильные материалы и др.)	Вода и другие виды огнетушащих средств
В	Горение жидкостей и плавящихся при нагревании материалов (мазут, бензин, лаки, масла, спирт, стеарин, каучук, некоторые синтетические материалы)	Распыленная вода, все виды пен, порошки
С	Горение горючих газов (водород, ацетилен, углеводороды и др.)	Газовые составы: инертные разбавители (NО2, СО2), порошки, вода (для охлаждения)
D	Горение металлов и их сплавов (калий, натрий, алюминий, магний)	Порошки (при спокойной подаче на горящую поверхность)
Е	Горение оборудования,	Порошки, углекислый газ, хладоны
	находящегося под напряжением

При любом пожаре или загорании тушение должно быть направлено на устранение причин его возникновения и создание условий, при которых горение будет невозможно. При тушении надо учитывать, что скорость распространения пламени по поверхности твердых веществ составляет до 4 м/мин, а по поверхности жидкостей - 30 м/мин.

Продукты сгорания при пожаре представляют собой дисперсные твердые частицы, пары и газы. Температура их нагрева зависит от скорости сгорания веществ и распространения пламени, объема здания и воздухообмена. Дым, нагретый до высокой температуры, способствует распространению продуктов горения, задымлению помещений и затрудняет тушение пожара.

При пожаре выделяются инертные и горючие газы, а также дым. Состав горючих газов, в большинстве своем являющихся вредными, агрессивными или ядовитыми, зависит от вида сгорающих материалов и интенсивности горения.

Вредные агрессивные или ядовитые газы выделяются при сгорании огнезащитных покрытий: древесины, полимерных стройматериалов и других веществ. Продукты неполного сгорания, распространяясь по зданию, при высокой температуре и притоке свежего воздуха могут воспламеняться.

Чтобы не допустить или прекратить горение, надо исключить одно из трех необходимых его условий: горючее вещество, окислитель или источник зажигания. Для этого применяют следующие способы:

- прекращают доступ окислителя в зону горения или к горючему веществу или снижают поступающий его объем до предела, при котором горение становится невозможным;

- понижают температуру горящего вещества ниже температуры воспламенения или охлаждают зону горения;

- ингибируют (тормозят) реакцию горения;

- механически срывают (отрывают) пламя сильной струей огнегасящего вещества.

Вещества или материалы, способные прекратить горение, называют огнегасящими средствами. К ним относят воду, химическую и воздушномеханическую пену, водные растворы солей, инертные и негорючие газы, водяной пар, галоидоуглеводородные смеси и сухие твердые вещества в виде порошков.

Огнегасящие средства классифицируют по следующим признакам:

1. По способу прекращения горения - охлаждающие (вода, твердая углекислота), разбавляющие концентрацию окислителя в зоне горения (углекислый газ, инертные газы, водяной пар), изолирующие зону горения от окислителя (порошки, пены), ингибирующие (галоидоуглеводородные смеси, в состав которых могут входить тетрафтордибромэтан (хладон 114В2), трифторбромэтан (хладон 13В1), бромистый метилен, а также составы на основе бромистого этила:

2. По электропроводности - электропроводные (вода, химические и воздушно-механические пены) и неэлектропроводные (инертные газы, порошковые составы);

3. По токсичности - нетоксичные (вода, пены, порошки), малотоксичные (СО₂, N₂) и токсичные (С₂ Н₅Вг).

2. Свойства огнегасительных веществ

Тушение пожара достигается применением таких тушащих веществ как вода, водные растворы некоторых солей, воздушно-механическую и химическую пены, инертные газы, порошковые составы, песок, кошма.

Вода по сравнению с другими огнегасящими веществами имеет наибольшую теплоемкость и пригодна для тушения большинства горючих веществ. Попадая на поверхность горящего вещества, вода нагревается и испаряется, отбирая соответствующее количество теплоты и понижая его температуру. Выделяющийся пар имеет объем, в 1700 раз превышающий объем воды, поэтому он резко снижает концентрацию кислорода в зоне горения и затрудняет доступ окислителя к горючему веществу.

При подаче воды под высоким давлением достигается эффект механического срыва пламени, а не успевшая испариться жидкость стекает на расположенные рядом еще не загоревшиеся материалы, затрудняя их воспламенение. Для тушения веществ, плохо смачивающихся водой (торфа, упакованных в тюки шерсти, хлопка и др.), в нее для снижения поверхностного натяжения вводят поверхностно-активные вещества, (сульфанол НП-1, сульфанат натрия 101-126, мыло). Применение смачивателей способствует проникновению воды вглубь твердых горячих материалов, что ускоряет их охлаждение и сокращает расход воды на тушение объекта в пределах 33...50% , уменьшает дымообразование.

Кроме таких преимуществ, как высокая эффективность, широкая доступность и низкая стоимость, воде свойственны и недостатки, ограничивающие ее применение. Водой нельзя тушить находящееся под напряжением электрическое оборудование, щелочные металлы, при взаимодействии, с которыми выделяется водород и образуется с воздухом взрывоопасная смесь, материалы, портящиеся или разлагающиеся под ее действием (например, книги или карбид кальция, выделяющий при попадании воды взрыво- и пожароопасный газ - ацетилен). В виде компактной струи воду нельзя применять для тушения ЛВЖ. Существенным недостатком считают и способность воды превращаться в лед при снижении ее температуры до 0°С и менее. Для понижения температуры замерзания применяют специальные добавки и антифризы (минеральные соли К₂СО₃,МgCl₂).

Водяной пар используют при тушении пожаров в помещениях объемом до 500 м³, а также небольших пожаров на открытых площадках и установках. Пар увлажняет горящие предметы и снижает концентрацию кислорода в зоне горения. Огнегасительная концентрация водяного пара составляет примерно 36 % по объему.

Пены широко используют для тушения ЛВЖ и ГЖ. Пена представляет собой систему, в которой дисперсной фазой всегда является газ. Пузырьки газа могут образовываться внутри жидкости в результате химических процессов (химическая пена) или механического смешивания воздуха с жидкостью (воздушно-механическая пена). Чем меньше размеры пузырьков газа и поверхностное натяжение пленки жидкости, тем больше механическая устойчивость (малая вероятность разрушения) пены. Плотность химической пены колеблется в пределах 150...250г/м³, а воздушно-механической - 70...150 кг/м³, поэтому пены обоих видов свободно плавают на поверхности горючих жидкостей, не растворяясь в ней, охлаждая поверхность и изолируя ее от пламени. Способность пены хорошо удерживаться на вертикальных и потолочных поверхностях обусловливает ее незаменимость в ряде случаев при тушении пожаров. Однако пена, как и вода, обладает электропроводностью, что ограничивает ее применение.

Воздушно-механическая пена получается при смешивании воды, в которую добавлен пенообразователь, с воздухом в пеногенераторах, воздушнопенных стволах и огнетушителях. Пенообразователями называют вещества, находящиеся в коллоидном состоянии и способные адсорбироваться в поверхностном слое раствора на границе жидкость - газ. Используют пенообразователи ПО-1, ПО-1Д, ПО-1С, ПО-6К, а также морозоустойчивый (до - 40 °С) ПО «Морозко». Воздушно-механическая пена абсолютно безвредна для людей, не вызывает коррозию металлов, обладает высокой экономичностью.

Химическая пена образуется при взаимодействии щелочного и кислотного растворов в присутствии пенообразователей. Она представляет собой концентрированную эмульсию диоксида углерода в водном растворе минеральных солей. Такую пену получают с помощью пеногенераторов или химических пенных огнетушителей. Из-за высокой стоимости и сложности приготовления химическую пену все чаще заменяют воздушно-механической.

К огнегасящим веществам, находящимся в нормальных условиях в газообразном состоянии, относятся: диоксид углерода, азот, инертные газы (аргон, гелий), водяной пар и дымовые газы. Их огнегасящая концентрация в воздухе находится в пределах 30...40%. Быстро смешиваясь с воздухом, эти газы понижают концентрацию кислорода в зоне горения, отнимают значительное количество теплоты и тормозят интенсивность горения.

Диоксид углерода (СО2) применяют для быстрого (в течение 2-10 с) тушения загоревшихся двигателей внутреннего сгорания, электроустановок, небольших количеств горючих жидкостей, а также для предупреждения воспламенения и взрыва при хранении ЛВЖ, изготовлении и транспортировке горючих пылей (угольной и т. п.). Диоксид углерода хранят в сжиженном состоянии в баллонах, в том числе огнетушителей. При выпуске из баллона он сильно расширяется и, охлаждаясь, переходит в твердое состояние, образуя белые хлопья температурой -78,5 °С. Отбирая теплоту из зоны горения количеством 570 кДж на 1 кг твердого вещества, диоксид углерода нагревается и переходит в газообразное состояние — оксид углерода (углекислый газ). Так как углекислый газ примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, он оттесняет кислород от горящего вещества, прекращая реакцию горения. Диоксид углерода нельзя применять для тушения щелочных и щелочно - земельных металлов (так как он вступает с ними в химическую реакцию), этилового спирта (в котором углекислый газ растворяется) и материалов, способных гореть без доступа воздуха (например, целлулоид ). При использовании СО2 необходимо помнить о его токсичности при небольших (до 10 %) концентрациях, а также о том, что 20%-ное содержание диоксида углерода в воздухе смертельно для человека.

Инертные, дымовые газы и отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания чаще всего применяют для заполнения сосудов и емкостей с целью избежания пожара при выполнении сварочных работ.

Галоидоуглеводородные составы (газы и легкоиспаряющиеся жидкости) представляют собой соединения атомов углерода и водорода, в которых атомы водорода частично или полностью замещены атомами галоидов (фтора, хлора, брома). Огнегасительное действие таких составов основано на химическом торможении реакции горения, поэтому их еще называют ингибиторами или флегматизаторами. У галоидоуглеводородных составов большая плотность, повышающая эффективность пожаротушения, и низкие температуры замерзания, позволяющие использовать их при отрицательных температурах воздуха. Существенным недостатком таких составов является их токсичность при вдыхании и попадании на кожу. Кроме того, бромистый этил и составы на его основе в определенных условиях могут гореть, что ограничивает их использование.

Твердые огнегасительные вещества в виде порошков применяют для ликвидации небольших очагов загораний, а также горения материалов, не поддающихся тушению другими средствами, Порошки представляют собой мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию (например, с тальком) и способствующими плавлению (с хлористым натрием или кальцием). Такие составы обладают хорошей огнетушащей способностью, в несколько раз превышающей способность галоидоуглеводородов, и универсальностью, благодаря которой прекращается горение большинства горючих веществ. На горящей поверхности огнегасительные порошки создают препятствующий горению слой, а выделяющиеся при разложении негорючие газы усиливают эффективность тушения. Наиболее распространены порошки на основе бикарбоната натрия (ПСБ-3), диаммоний фосфата (ПФ), аммофоса (П-1А), насыщенного хладоном 114В2 силикагеля (СЙ-2) и другие. В зону горения порошки могут подаваться с помощью сжатого диоксида углерода, азота или механическим способом.

3. Первичные средства пожаротушения

Для тушения пожаров применяют первичные средства пожаротушения. К ним относятся ручные передвижные огнетушители, гидропульты, ведра, шанцевый инструмент (багры, лопаты, топоры). Эти средства применяют для тушения пожара в его начальной стадии до прибытия пожарных подразделений.

Наибольшее распространение, в качестве первичных средств пожаротушения, получили огнетушители. Они классифицируются по виду используемого огнетушащего вещества, объему корпуса и способу подачи огнетушащего состава, по виду пусковых устройств.

По виду применяемого огнетушащего вещества – пенные (воздушнопенные, химически – пенные), газовые (углекислотные, хладоновые), порошковые, комбинированные.

По объему корпуса - ручные малолитражные с объемом корпуса до 5 литров; промышленные ручные с объемом корпуса от 5 до 10 л; стационарные и передвижные с объемом корпуса свыше 10 л.

По способу подачи огнетушащего состава - под давлением газов, образующихся в результате химической реакции компонентов заряда; под давлением газов, подаваемых из специального баллончика, размещенного в корпусе огнетушителя; под давлением газов, закаченных в корпус огнетушителя; под собственным давлением огнетушащего средства.

По виду пусковых устройств – с вентильным затвором; с запорно- пусковым устройством пистолетного типа; с пуском от постоянного источника давления.

Постоянное совершенствование конструкции огнетушителей, повышение таких показателей как надежность, технологичность, унификация ведет к созданию новых, более совершенных огнетушителей. Огнетушители маркируются буквами, характеризующими вид огнетушителя, и цифрами, обозначающими его вместимость.

3.1. Огнетушители пенные

Пенные огнетушители могут иметь заряд для образования химической и воздушно-механической пены. Ручные пенные химические огнетушители предназначены для тушения твердых и жидких веществ в начальной стадии пожара. Пенные огнетушители нельзя применять для тушения электроустановок под напряжением, так как пена является проводником электрического тока. Кроме того, пену нельзя применять при тушении щелочных металлов (натрия, кадия), потому что, они взаимодействуя с водой, находящейся в пене, выделяют водород, который усиливает горение, а также при тушении спиртов, так как они поглощают воду, растворяясь в ней, и при попадании на них пена быстро разрушается.

К недостаткам пенных огнетушителей относится узкий температурный диапазон применения (+5°С до + 45°С), высокая коррозийная активность заряда, возможность повреждения объекта тушения, необходимость ежегодной перезарядки.

Наибольшее применение получили химически-пенные огнетушители ОХП10, ОХВП-10.

Баллон пенного огнетушителя ОХП-10 (рисунок 1) изготовлен из листовой качественной стали. Под крышкой огнетушителя расположен пластмассовый стакан 2 для кислотной части заряда. Рукоятка 4 укреплена штифтом на штоке. Шток отжимается пружиной 9. При этом резиновый клапан 8, укрепленный на конце штока, закрывает стакан 2 с кислотной частью заряда. Кислотная часть является водной смесью серной кислоты с сернокислым окисным железом. Щелочная часть заряда (водный раствор двууглекислого натрия с солодковым экстрактом) залита в корпус огнетушителя. Баллон огнетушителя имеет спрыск 7,через который химическая пена выбрасывается наружу и предохранительный клапан.

При засорении спрыска во время использования огнетушителя, при давлении 0,08-0,14 МПа, мембрана клапана разрывается, что предохраняет корпус огнетушителя от взрыва.

Принцип действия огнетушителя: рукоятка 4 поворачивается вверх на 180 градусов, при этом клапан 8 открывает стакан 2, баллон огнетушителя переворачивается, кислотная часть перемешивается с щелочной, которая находится в баллоне огнетушителя. В результате реакции образуется пена, которая выходит через спрыск 7. Рабочее давление в баллоне 0,5 МПа, время действия огнетушителя 50-70 секунд, кратность пены не ниже 6, стойкость 40 минут. При осмотре огнетушителей (не реже одного раза в месяц) проверяют наличие пломбы, прочищают спрыск, протирают корпус. Для зимних условий щелочную часть заряда растворяют в 5 литрах воды с добавлением раствора этиленгликоля.

Огнетушитель химический воздушно-пенный ОХВП–10 аналогичен по конструкции, но дополнительно имеет специальную пенную насадку, навинчиваемую на спрыск огнетушителя и обеспечивающую подсасывание воздуха. За счет этого при истечении химической пены образуется воздушно- механическая пена. Кроме того, в этом огнетушителе щелочная часть заряда обогащена небольшой добавкой пенообразователя типа ПО-1.

В качестве заряда воздушно-пенных жидкостных огнетушителей ОВП-5, ОВП-10 применяют 6 %-ный раствор пенообразователя ПО-1. Раствор из корпуса огнетушителя выталкивается углекислым газом, находящимся в специальном баллоне, в насадок, где он перемешивается с воздухом и образует воздушно-механическую пену.

Чтобы привести огнетушитель ОВП (рисунок 2) в действие, необходимо нажать на пусковой рычаг 4. При этом разрывается пломба и шток прокалывает мембрану баллона с углекислотой. Последняя, выходя из баллона через дозирующее отверстие, создает давление в корпусе огнетушителя, под действием которого раствор по сифонной трубке поступает через распылитель в раструб, где в результате перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом образуется воздушно-механическая пена. Продолжительность действия огнетушителя 45 секунд, кратность пены не ниже 5, стойкость 20 минут.

Стационарные огнетушители ОВПС-250А применяют в производственных помещениях, где постоянно имеется сжатый воздух. При пожаре к огнетушителю присоединяют напорный рукав со специальным стволом и открывают вентиль на трубопроводе сжатого воздуха. При вместимости корпуса 250 л образуется 2 м³ воздушно-механической пены, чего достаточно для тушения очага пожара на площади до 30 м². Эффективность этого огнетушителя в 2,5 раза выше химических при одинаковой емкости.

3.2. Огнетушители газовые

Углекислотные огнетушители: ручные - ОУ-2,ОУ-5,ОУ-8 (рисунок 3) и транспортные ОУ-25,ОУ-80,ОУ-400. В качестве огнетушащего вещества применяется сжиженный углекислый газ. Достаточно 12-15 % углекислого газа в окружающую среду, чтобы горение прекратилось. Углекислотный огнетушитель представляет собой стальной баллон, наполненный жидкой углекислотой и снабженный специальным вентилем-запором и раструбом. Рабочее давление в баллоне огнетушителя при температуре 20^о С составляет 70 Ат. При выходе жидкой углекислоты из баллона она мгновенно превращается в углекислый газ, объем которого по сравнению с углекислотой увеличивается в 400-500 раз, что очень важно при тушении загораний.

Чтобы привести огнетушитель ОУ-2 в действие, необходимо снять баллон 1 с кронштейна и, держа его за ручку левой рукой, правой до отказа отвернуть маховичок 3, открыть вентиль 5 - запор и направить раструб 6 так, чтобы, выбрасываемая из него струя газа (длиной 1,5 - 3 м) попадала на очаг огня. Переход жидкой углекислоты в углекислый газ сопровождается резким охлаждением и часть ее превращается в «снег» в виде мельчайших кристаллических частиц (температура - 72°С). Во время работы огнетушителя баллон нельзя держать в горизонтальном положении, так как это затрудняет выход углекислоты через сифонную трубку 7. Углекислотный огнетушитель эффективно работает всего 40-60 секунд, поэтому при тушении пожара надо действовать быстро и энергично. Весовая проверка углекислотных огнетушителей проводится не реже одного раза в три месяца, а освидетельствование с гидравлическим испытанием - через пять лет. Запорное и предохранительное устройство углекислотных огнетушителей пломбируется.

Углекислотно-бромэтиловые огнетушители ОУБ-3А, ОУБ7А предназначены для тушения горючих и тлеющих материалов (хлопка, текстиля), за исключением веществ, которые могут гореть без доступа воздуха, а также электроустановок находящихся под напряжением до 380 В. По внешнему виду и устройству ОУБ мало отличаются от углекислотных. Они лишь не имеют раструба, который у них заменен струеобразующей насадкой. Смесь заряда состоит из 3% жидкой углекислоты , 97% бромистого этила. За счет высокой смачивающей способности бромистого этила производительность ОУБ примерно

в 4 раза выше углекислотных огнетушителей. Время действия огнетушителя 2030 секунд, длина струи 3 - 4,5 м. Недостатки углекислотнобромэтилового огнетушителя: токсичность и способность их образовывать взрывоопасные смеси с воздухом.

Аэрозольные огнетушители ОАХ, ОХ-3, ОА-5 предназначены для тех же целей, что и углекислотно - бромэтиловые. Огнетушащий состав хладон (фреон), в процессе пожаротушения не оказывает воздействия на защищаемые материалы и оборудование, что позволяет использовать эти огнетушители при тушении пожаров электронного оборудования, картин и музейных экспонатов.

Внутри корпуса ОА-5 укреплен баллон для сжатого газа, а в крышке смонтировано пусковое устройство. Для приведения огнетушителя в действие необходимо поднять рукоятку и нажать на пусковой рычаг. При этом шток проколет мембрану баллона. Газ из баллона будет поступать в корпус и выдавливать через сифонную трубку бромэтил в выходное сопло.

Огнетушитель в работе должен находиться в вертикальном положении.

3.3. Огнетушители порошковые

Порошковые огнетушители ОП-1 (“Спутник”, “Момент”), ОП-2А, ОПС10,ОП-5 применяются в основном для тушения загораний ЛВЖ и ГЖ, электроустановок под напряжением до 1000В, металлов и их сплавов. Огнетушащее действие порошков заключается в следующем: под воздействием сжатого газа порошок выбрасывается из огнетушителя наружу через насадок - распылитель, образовавшееся порошковое облако обволакивает горящее вещество и прекращает доступ воздуха к нему.

Порошковый огнетушитель ОП-10 (рисунок 4) состоит из стального корпуса, баллона для рабочего газа, с помощью которого порошок выталкивается из корпуса, крышки с запорно-пусковым устройством, сифонной трубки с диафрагмой, насадки для образования струи. Пусковой механизм огнетушителя включает в себя шток с иглой на конце и рычаг, нажимающий на шток при проколе мембраны баллона с выталкивающим газом. При нажатии на пусковой рычаг разрывается пломба и шток прокалывает мембрану. Рабочий газ, выходя из баллончика емкостью 0,7 л. через дозирующее устройство в ниппеле, поступает по сифонной трубке под диафрагму, увлекая порошок в трубку подачи порошка. В центре сифонной трубки (по высоте) имеется ряд отверстий, проходя через которые рабочий газ разрыхляет порошок.

Огнетушитель “Момент” представляет собой пластмассовый корпус, в котором содержится стаканчик с баллончиком для углекислоты, и запорноударный механизм. Корпус огнетушителя заряжают порошком ПСБ или ПС-1, которые удаляют кислород из зоны горения и тормозят процесс горения, т.е. являются ингибиторами. Для приведения в действия огнетушитель снять с кронштейна, встряхнуть, ударить головкой о твердый предмет. После срабатывания ударно-запорного устройства порошок из корпуса будет выталкиваться давлением газа. При этом образуется порошковое облако, которое гасит огонь. Время истечения порошка (20-50 сек) зависит от интенсивности встряхивания. Высыпают порошок на огонь так, чтобы он образовывал облако под пламенем.

3.4. Огнетушители самосрабатывающие порошковые. ОСП – это новое поколение средств пожаротушения. Он позволяет с высокой эффективностью тушить очаги загорания без участия человека.

Огнетушитель представляет собой герметичный стеклянный сосуд диаметром 50 мм и длиной 440мм, заполненный огнетушащим порошком массой 1 кг. Устанавливается над местом возможного загорания с помощью металлического держателя (рисунок 5). Срабатывает при нагреве до 100°С (ОСП1) и до 200°С (ОСП -2). Защищаемый объем до 9 м³_.

Огнетушители ОСП предназначены для тушения очагов пожаров твердых материалов органического происхождения, горючих жидкостей или плавящихся твердых тел, электроустановок, находящихся под напряжением до 1000В.

Достоинства ОСП: тушение пожара без участия человека, простота монтажа, отсутствие затрат при эксплуатации, экологически чист, нетоксичен, при срабатывании не портит защищаемое оборудование, может устанавливаться в закрытых объемах с температурным режимом от -50°С до + 50°С.

Генераторы объемного аэрозольного тушения пожаров (СОТ) –являются наиболее современными средствами пожаротушения. Предназначены для тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ (бензин, керосин, органические растворители) и твердых материалов (древесина, изоляционные материалы, пластмассы и др.), а также электрооборудования (силовые и высоковольтные установки, бытовая и промышленная электроника).

3.5. Автоматические средства пожаротушения

Для пожаротушения в помещениях используют автоматические огнегасительные устройства. Наиболее широкое применение получили установки, которые в качестве распределительных устройств используют спринклерные или дренчерные головки (рисунок 6).

Спринклерная головка - это прибор, автоматически открывающий выход воды при повышении температуры внутри помещения, вызванной возникновением пожара. Спринклерные установки включаются автоматически при повышении температуры среды внутри помещения до заданного предела. Датчиком является сама спринклерная головка, снабженная легкоплавким замком, который расплавляется при повышении температуры и открывает отверстие в трубопроводе с водой над очагом пожара. Спринклерная установка состоит из сети водопроводных питательных и оросительных труб, установленных под перекрытием. В оросительные трубы на определенном расстояния друг от друга ввернуты спринклерные головки. Спринклеры изготовляют на различные температуры срабатывания: 72°С, 93°С, 141°С, 182°С. Наибольшее распространение получили спринклерные головки типа 2СП с температурой срабатывания 72 °С.

Один спринклер орошает площадь 9 м² помещения в зависимости от пожарной опасности производства. Если в защищенном помещении температура воздуха может опускаться ниже +4°С; то такие объекты защищают воздушными спринклерными системами, отличающимися от водяных тем, что такие системы заполнены водой только до контрольно-сигнального устройства, распределительные трубопроводы, расположенные выше этого устройства в не отапливаемом помещении, заполняются воздухом, нагнетаемым компрессором.

Дренчерные установки по устройству близки к спринклерным и отличаются от последних тем, что оросители на распределительных трубопроводах не имеют легкоплавкого замка, и отверстия постоянно открыты, орошаемая площадь 12м². Дренчерные системы предназначены для образования водяных завес, для защиты здания от возгорания при пожаре в соседнем сооружении, для образования водяных завес в помещении с целью предупреждения распространения огня и для противопожарной защиты в условиях повышенной пожарной опасности. Дренчерная система включается вручную или автоматически по сигналу автоматического извещателя о пожаре с помощью контрольно-пускового узла, размещаемого на магистральном трубопроводе.

В спринклерных и дренчерных системах могут применяться и воздушномеханические пены.

Полустационарные установки предусматриваются для тушения пожара внутри и снаружи зданий. Для этой цели внутри зданий на водопроводной сети устанавливают пожарные краны. Для наружного пожаротушения на трубах водопроводной сети устанавливают гидранты-устройства для отбора воды из подземной магистрали водопровода, имеющие два выходных патрубка для подсоединения пожарных рукавов. Расстояние между гидрантами должно быть не более 150м, а расстояние от гидранта до объекта не должно превышать 120м. Пожарные краны внутри зданий размещают у входа, на лестничных клетках, в коридорах. Длина пожарных рукавов принимается равной 10-20 м. К передвижным огнегасительным установкам относятся специальные пожарные автомобили, пожарные поезда, двухколесные прицепы для доставки к месту пожара порошковых или углекислотных огнетушителей, мотопомпы для подачи воды из водоисточника к месту тушения пожара, а также автоцисцерны и прицепа для перевозки топлива и воды.

Пожарный поезд состоит из вагона насосной станции и цистерн для воды общей емкостью 50-100 м³. В вагоне насосной станции размещены: две стационарные мотопомпы, переносная мотопомпа, электростанция мощностью 46 кВт (для внутреннего освещения и питания переносных прожекторов), установка для получения воздушно-механической пены, а также всасывающие и выкидные рукава, стволы, ломы, багры, огнетушители, запас пенообразователя и пенопорошка, горюче смазочных материалов.

4. Методика расчета противопожарного водоснабжения и первичных средств пожаротушения

Противопожарное водоснабжение должно обеспечивать подачу воду к месту пожара в любое время года с необходимым напором.

Запас воды для целей пожаротушения определяется по формуле:

Q= 3,6·q·t_n·n (1)

где q- удельный расход воды на внутреннее и наружное пожаротушение, л/с. Расход воды зависит объема объекта, категории производств по пожарной опасности и степени огнестойкости зданий и принимается по таблице 2.

t_n- расчетная продолжительность пожара, ч. Принимается равной 3 часам

или определяется по формуле (2) n - количество одновременных пожаров (1-3) принимается в зависимости от местности и площади застройки.

t_n=N/v (2)

где N-количество горючего вещества, кг/м³ v-скорость выгорания вещества, кг/м³·ч

Необходимое количество пожарных щитов и их тип определяются в зависимости от категории помещений, зданий (сооружений) и наружных технологических установок по взрывопожарной и пожарной опасности, предельной защищаемой площади одним пожарным щитом и класса пожара в соответствии с табл. 4 приложения.

Пожарные щиты комплектуются первичными средствами пожаротушения, немеханизированным пожарным инструментом и инвентарем в соответствии с табл. 5 приложения.

Для помещений и наружных технологических установок категории А, Б и В по взрывопожарной и пожарной опасности запас песка в ящиках должен быть не менее 0,5 м³ на каждые 500 м² защищаемой площади, а для помещений и наружных технологических установок категории Г и Д не менее 0,5 м³ на каждую 1000 м² защищаемой площади.

.Объем объекта пожара определяется из выражения:

, (3)

где S_об - площадь объекта, м²; h - высота объекта, м.

Параметры и количество огнетушителей определяют исходя из специфики обращающихся пожароопасных материалов, дисперсности частиц и возможной площади пожара.

Потребное количество огнетушителей для производственных помещений определяют по формуле:

n = m₀× S, (4)

где m₀ - нормируемое количество огнетушителей на площадь, шт./м²; принимается по табл. 6 приложения; S - площадь производственного помещения, м².

Допускается помещения, оборудованные автоматическими установками пожаротушения, обеспечивать огнетушителями на 50 % исходя из их расчетного количества.

Расчет необходимого количества огнетушителей следует вести по каждому помещению и объекту отдельно.

При наличии рядом нескольких небольших помещений одной категории пожарной опасности количество необходимых огнетушителей определяют с учетом суммарной площади этих помещений.

К источникам воды устраивают подъездные пути. Емкость водоема должна быть не менее 50м², глубина водоема не более 4 метров. Для тушения пожара воду берут также из противопожарного водопровода, оборудованного пожарными гидрантами. Внутри здания размещают пожарные краны с постоянно присоединенными к ним скатанными в спираль рукавами длиной 10-20метров. У выходов и проходов устанавливают пожарные краны с расстоянием 30м один от другого. Внутренний противопожарный водопровод не предусматривается в производственных зданиях I и II степеней огнестойкости, в которых находится несгораемые материалы и оборудование, или в зданиях III – V степеней объемом не более 1000м³ с категориями Г и Д.

При определении видов и количества первичных средств пожаротушения учитывают физико-химические и пожароопасные свойства горючих веществ, их отношение к огнетушащим веществам, а также площадь производственных помещений, открытых площадок и установок.

Комплектование технологического оборудования огнетушителями осуществляется согласно паспортов на это оборудование или соответствующим правилам пожарной безопасности.

Выбор типа и расчет необходимого количества огнетушителей в защищаемом помещении или на объекте следует производить в зависимости от их огнетушащей способности, предельной площади, а также класса пожара горючих веществ и материалов.

Выбор типа огнетушителя (передвижной или ручной) обусловлен размерами возможных очагов пожара.

Выбирая огнетушитель с соответствующим температурным пределом использования, необходимо учитывать климатические условия эксплуатации зданий и сооружений.

Если возможны комбинированные очаги пожара, то предпочтение при выборе огнетушителя отдается более универсальному по области применения.

В общественных зданиях и сооружениях на каждом этаже должны размещаться не менее двух ручных огнетушителей.

Помещения категории Д могут не оснащаться огнетушителями, если их площадь не превышает 100 м².

При наличии нескольких небольших помещений одной категории пожарной опасности количество необходимых огнетушителей определяется согласно того, что расстояние от возможного очага пожара до места размещения огнетушителя не должно превышать 20 м для общественных зданий и сооружений; 30 м для помещений категорий А, Б и В; 40 м для помещений категории Г; 70 м для помещений категории Д и таблицам 2 и 3 с учетом суммарной площади этих помещений.

Помещения, оборудованные автоматическими стационарными установками пожаротушения (спринклеры и дренчеры), обеспечиваются огнетушителями на 50%, исходя из расчетного количества.

Порядок выполнения работы

1. Используя наглядные пособия и макеты ознакомиться с устройством газовых, пенных, аэрозольных и порошковых огнетушителей, произведя их сборку и разборку.

2. Определить, пользуясь данными табл. 1 и 2 приложения, категорию производства по степени пожарной опасности и степень огнестойкости здания (сооружения) для своего варианта.

3. Рассчитать для выбранного варианта работы запас воды для целей пожаротушения и количество первичных средств пожаротушения.

4. В отчете привести рисунки и краткое описание принципа действия, технические характеристики и область применения основных типов огнетушителей. Полученные расчетным путем данные занести в таблицу:

Наименование объекта

Первичные средства

пожаротушения

Количество воды, л

Количество огнетушителей

Количество ящиков с песком

Количество пожарных

щитов

Контрольные вопросы

1. Причины пожаров на машиностроительных предприятиях.

2. Как обеспечивается пожарная защита?

3. На какие категории по пожарной и взрывной опасности подразделяются промышленные объекты? Дать краткую характеристику каждой категории.

4. Назовите огнегасительные вещества, используемые для тушения пожара.

Охарактеризуйте их.

5. Какие условия необходимы для предотвращения горения?

6. От чего зависит выбор огнетушителей?

7. Как привести в действие углекислотный огнетушитель?

8. Как привести в действие химический пенный огнетушитель?

9. Из чего состоит химическая и воздушно-механическая пена? В чем их отличие?

10. Что такое кратность и стойкость пены?

11. Как привести в действие порошковые огнетушители?

12. В чем отличие углекислотного и углекислотно-бромэтилового огнетушителей?

13. Область применения, устройство и принцип действия аэрозольных огнетушителей?

14. Что относится к автоматическим средствам пожаротушения?

15. Объясните устройство и принцип действия спринклерной системы пожаротушения.

16. Объясните устройство и принцип действия дренчерной системы пожаротушения.

17. Что относится к передвижным средствам пожаротушения?

18. Что входит в состав пожарного поезда?

19. Где применяются СОТ?

Практическая работа № 55

Правила применения открытого огня. Очки при ремонтных работах на подстанции.

Цель работы : Изучить правила применения открытого огня при электромонтажных работах и использование дополнительных защитных средств.

Перед началом огневых работ проводится важный, подготовительный этап. В ходе его необходимо полностью устранить все препятствия, а также обезопасить окружающую инфраструктуру объекта. Для этого необходимо соблюдать некоторые правила пожарной безопасности при проведении огневых работ: - исключение нахождения вблизи участка будущих огневых работ горючих и смазочных материалов. Относится это также к газам и легковоспламеняющимся материалам, которые могут открыто складироваться на объекте;

обеспечение защиты уязвимых сооружений и установок вблизи места проведения огневых работ. Для этих целей будет оправданно использовать специальные щиты из асбеста. Можно задействовать негорючие составы для нанесения их на поверхность защищаемых объектов; обеспечение места огневых работ спецсредствами. К их числу относят средства ИЗ (индивидуальной защиты), а также устройства для устранения потенциальных, локальных очагов воспламенения.

Особое внимание уделяют обследованию закрытых ёмкостей и резервуаров, в которых планируется провести огневые работы. В обязательном порядке в лабораторию должна быть отправлена проба воздуха на предмет наличия взрывоопасных газов!

ИНСТРУКЦИЯ

О МЕРАХ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ОГНЕВЫХ

РАБОТ

1 Общие требования.

1.1 Настоящая инструкция разработана в соответствии с Правилами пожарной безопасности в Российской Федерации (ППБ-01-03), Федерального Закона от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ"Технического регламента о требованиях пожарной безопасности" устанавливает требования пожарной безопасности при проведении огневых работ, работ повышенной опасности на временных местах и является обязательной для исполнения всеми работниками и подрядными организациями, выполняющие огневые работы, работы повышенной опасности на объектах ОАО «» (далее Компании).

1.2 К огневым работам, работам повышенной опасности в Компании относятся производственные операции, связанные с применением открытого огня, искрообразованием и нагреванием до температур, способных вызвать воспламенение веществ.

1.3 К выполнению огневых работ допускаются только те лица, которые прошли специальную подготовку, проверку знаний и имеют квалификационные удостоверения и удостоверения по пожарно-техническому минимуму.

1.4 На проведение всех видов огневых работ на временных местах должен быть оформлен наряд-допуск (Приложение 4 к ППБ 01-03 «Правила пожарной безопасности в РФ») или разрешение (приложение 1 к инструкции ИПБ № 03). 1.4.1 Наряд–допуск производителю работ выдает должностное лицо, который организовывает проведение огневых работ, работ повышенной опасности. Согласовывает наряд-допуск должностные лица Службы эксплуатации зданий, ответственные за обеспечение пожарной безопасности, в региональных офисах и филиалах Компании – руководители региональных дирекций (ответственные за обеспечение пожарной безопасности), в ведении которых находятся эти здания. 1.4.2 Ответственность за оформление наряда-допуска (разрешения) в зданиях и на территории московских офисов Компании несут должностные лица Службы эксплуатации зданий, ответственные за обеспечение пожарной безопасности, в региональных офисах и филиалах Компании – руководители региональных дирекций (ответственные за обеспечение пожарной безопасности), в ведении которых находятся эти здания.

1.4.3 Должностные лица Службы эксплуатации зданий, ответственные за обеспечение пожарной безопасности, в региональных офисах и филиалах Компании – руководители региональных дирекций (ответственные за обеспечение пожарной безопасности), в ведении которых находятся эти здания, имеют право остановить огневые работы, работы повышенной опасности в любое время, если при выполнении огневых работ, работ повышенной опасности были нарушены, правила пожарной безопасности или не соблюдены требования данной инструкции.

1.5 Плановые огневые работы допускаются только в дневное время суток.

1.6 Огневые работы должны включать три этапа.

1.6.1 Подготовительный.

1.6.2 Непосредственного ведения работ.

1.6.3 Завершающий.

1.7 Способы очистки помещений, оборудования и коммуникаций, в которых планируются огневые работы, не должны приводить к образованию взрывоопасных паровоздушных смесей и появлению источников зажигания. 1.8 В целях исключения попадания раскаленных частиц металла в смежные помещения, соседние этажи все смотровые, технологические и другие люки, вентиляционные, монтажные и другие проемы в перекрытиях, стенах и перегородках помещений, где проводятся огневые работы, должны быть закрыты негорючими материалами.

1.9 Место проведения огневых работ должно быть очищено от горючих веществ и материалов в радиусе, указанном в таблице:

Высота точки сварки над уровнем

пола или прилегающей территории, м 0 2 3 4 6 8 10 Свыше

Минимальный радиус зоны очистки, м 5 8 9 10 11 12 13 14

1.10 В помещениях, где выполняются огневые работы, все двери, соединяющие указанные помещения с другими помещениями, должны быть плотно закрыты. Окна в зависимости от времени года, температуры в помещении, продолжительности, объема и степени опасности огневых работ, должны быть по возможности, открыты.

1.11 Автоматическая установка пожаротушения, расположенная в помещении, где выполняются огневые работы или в соседних помещениях, должна быть переведена на время работ в ручной режим пуска.

1.12 Место проведения сварочных и резательных работ в здании или помещениях, в конструкциях которых использованы горючие материалы, должно быть ограждено сплошной перегородкой из негорючего материала.

1.7.1 Перегородка должна быть высотой не менее 1,8 м, а зазор между перегородкой и полом – не более 5 см. Для предотвращения разлета раскаленных частиц, указанный зазор должен быть огражден сеткой из негорючего материала с размером ячеек не более 1,0 х 1,0 мм.

1.13 При перерывах в работе, а также в конце рабочей смены электросварочная аппаратура должна отключаться от электросети, шланги должны быть отсоединены и освобождены от горючих жидкостей и газов, а в паяльных лампах давление должно быть полностью стравлено.

1.14 По окончании работ сварочная аппаратура и оборудование должны быть убраны из помещений.

2 Требования пожарной безопасности при выполнении подготовительного этапа огневых работ.

2.1 Должностные лица, перечисленные п.1.4.1 настоящей инструкции, выдавшие наряд-допуск (разрешение), назначают лицо, ответственное за подготовку и проведение огневых работ, определяют объем, содержание, последовательность работ и меры безопасности.

2.2 Лицо, ответственное за подготовку и проведение огневых работ обязано: 2.2.1 Организовать выполнение мероприятий, указанных в наряде-допуске (разрешении).

2.2.2 Проверить качество и полноту выполненных мероприятий, предусмотренных нарядом-допуском (разрешением).

2.3 Способы очистки оборудования и коммуникаций, на которых проводятся работы, не должны приводить к появлению источников зажигания.

2.4 Место проведения огневых работ должно быть обеспечено первичными средствами пожаротушения (огнетушитель, кошма, ящик с песком и лопатой, ведро с водой) и подготовлено для безопасного и удобного их выполнения (организованы удобные подходы, удалены мешающие предметы и т.д.).

2.5 Для защиты оборудования и сгораемых конструкций от искр, следует использовать металлические щиты, листы или асбестовое полотно.

3 Требования пожарной безопасности на этапе непосредственного ведения огневых работ.

3.4 Огневые работы разрешается начинать только после выполнения в полном объеме работ и мероприятий подготовительного этапа, предусмотренных нарядом-допуском (разрешением).

3.5 Лицо, ответственное за подготовку и проведение огневых работ обязано:

3.1.1 Организовать выполнение мероприятий по безопасному их проведению.

3.1.2 Проверить у исполнителей работ наличие квалификационных удостоверений и удостоверений по пожарно-техническому минимуму, исправность оснастки и инструмента.

3.1.3 Провести инструктаж исполнителей работ под роспись, оформить его в наряде-допуске (разрешении) и указать порядок, способ, специфику выполнения огневой работы и конкретные меры безопасности.

3.1.4 Проверить наличие первичных средств пожаротушения.

3.1.5 Постоянно находиться на месте проведения работ и лично контролировать их выполнение.

3.6 Исполнители работ после прохождения инструктажа обязаны:

3.6.1 Ознакомиться с объемом работ на месте их проведения.

3.6.2 Приступать к работам только по личному указанию лица, ответственного за подготовку и проведение огневых работ.

3.6.3 Выполнять только ту работу, которая указана в наряде-допуске (разрешении).

3.6.4 Уметь пользоваться средствами пожаротушения.

3.6.5 Выполнять все меры безопасности, предусмотренные нарядом-допуском (разрешением) и немедленно прекратить работы при возникновении опасной ситуации.

4 Требования пожарной безопасности на заключительном этапе работ.

4.1 Исполнители работ по их окончанию обязаны тщательно осмотреть место проведения работ в целях обнаружения возможных источников зажигания, а при необходимости оставить наблюдающего.

4.2 По окончанию работ наблюдающий не менее двух часов должен контролировать место проведения работ.

4.3 По завершению огневых работ осуществляется их приемка, которая подтверждается подписью лица, ответственного за проведение работ в нарядедопуске (разрешении).

5 При проведении огневых работ запрещается:

5.1 Приступать к работе при неисправной аппаратуре.

5.2 Использовать неисправный инструмент, оснастку и аппаратуру.

5.3 Производить огневые работы на свежеокрашенных конструкциях и изделиях. 5.4 Использовать одежду и рукавицы со следами масел, жиров, бензина, керосина и других горючих жидкостей.

5.5 Допускать к самостоятельной работе исполнителей, не имеющих квалификационного удостоверения и удостоверения по пожарно-техническому минимуму.

5.6 Производить работы на аппаратах и коммуникациях, заполненных горючими веществами, а также находящихся под электрическим напряжением.

5.7 Производить огневые работы на элементах здания, выполненных из легких

металлических конструкций с горючими и трудногорючими утеплителями

6 При проведении газосварочных работ запрещается:

6.1 Допускать соприкосновение кислородных баллонов, редукторов и другого сварочного оборудования с различными маслами, а также промасленной одеждой и ветошью.

6.2 Производить продувку шланга для горючих газов кислородом, а кислородного шланга – горючими газами.

6.3 Взаимозаменять шланги при работе.

6.4 Пользоваться шлангами, длина которых превышает 30 м.

6.5 Перекручивать, заламывать или зажимать газоподводящие шланги.

6.6 Оставлять в помещениях после окончания работ баллоны с горючими газами и кислородом.

7 При проведении электросварочных работ не разрешается:

7.1 Использовать провода без изоляции или с поврежденной изоляцией.

7.2 Применять нестандартные электропредохранители.

7.3 Применять электроды не заводского изготовления и не соответствующие номинальной величине сварочного тока.

7.3.1 Электроды перед сваркой должны быть просушены при температуре, указанной в паспорте на конкретный вид электродного покрытия.

7.3.2 При смене электродов их остатки (огарки) следует помещать в специальный металлический ящик (контейнер), установленный у места электросварочных работ.

8 Действия исполнителя работ при пожаре.

8.1 Должен немедленно прекратить все работы.

8.2 Сообщить по телефону «01» или «112» в пожарную охрану и сотрудникам охраны Компании о месте возникновения пожара, сообщить свою фамилию и телефон.

8.3 По возможности приступить к ликвидации очага горения имеющимися первичными средствами пожаротушения.

8.4 При невозможности организовать тушение пожара немедленно покинуть здание, руководствуясь планом эвакуации.

примерный перечень работ, выполняемых в защитных очках

№ п/п Наименование работ

Проверка состояния аккумуляторов с измерением плотности электролита (чистка, проверка уровня электролита)

Приготовление и заливка электролита в кислотные аккумуляторы

Проверка и регулировка контакторов, пускателей

Изъятие и установка предохранителей под

напряжением (номиналом, например, 5 А и более)

Полная очистка и протирка замедлителя

Удаление наката на тормозных шинах и рельсах в пределах тормозной позиции

Чистка и продувка замедлителей сжатым воздухом

Работы с применением кабельных масс при монтаже кабеля

Сварочные работы *

Приварка рельсовых соединителей *

Работа на сверлильном, заточном, шлифовальном станках

При эксплуатации электрических машин и электрифицированного инструмента

Обработка деталей на пескоструйном аппарате

Покрытие деталей электропривода полимерными порошковыми композициями

Выполнение работ ручным ударным инструментом и

приспособлениями, а также нахождение на расстоянии менее 10 м от работающего с ручным ударным инструментом

Пайка выводов герконов

Работы по продувке аппаратуры

Сопровождение работающей путевой техники (снегоуборочной, шпалоподбивочной и т.д.)

При пропуске подвижного состава

* специальная

маска

Примечание – Приведенный перечень работ может быть дополнен и утвержден работодателем в зависимости от местных условий.

Контрольные вопросы :

1. Перечислите обязанности лица ответственного за электрохозяйство при выполнении мероприятий по пожарной безопасности. 2. Перечислите работы, выполняемые в защитных очках.

Министерство образования Саратовской области

Методические Указания разработаны в соответствии с рабочей программой

Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования (ФГОС

Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий»

Перечень практических работ по

Издательство Юрайт, 2022

Практическая работа №15 Решение задач на расчет

Практическая работа №24 Специальные типы машин постоянного тока

Практическая работа №33 Силовые трансформаторы автотрансформаторы

ОК 05 Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке с учетом особенностей социального и культурного контекста

ЛР14 Способный ставить перед собой цели под для решения возникающих профессиональных задач, подбирать способы решения и средства развития, в том числе с использованием информационных технологий;

Обучающийся использует указанные преподавателем источники информации

Практическая работа №7 Подключение

Практическая работа №28 Якорные обмотки

Практическая работа №47 Особенности монтажа электропроводов в помещениях с взрывоопасной средой

Рис. 1. Устройство синхронного электродвигателя

Рис. 2. Принцип действия синхронного электродвигателя

ЭДС EC, а электродвижущие силы фаз

Рис. 5. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Рис. 7. Пример реактивного ротора

Синхронный компенсатор В виду физических особенностей синхронного электродвигателя при холостом ходе аппарата он потребляет из сети реактивную мощность, что позволяет существенно улучшить cosφ системы, практически…

Рис. 9. Генераторный способ пуска синхронного двигателя

Отдельная категория электродвигателей применяется в точном оборудовании, где важна синхронизация операций и процессов

Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной нагрузке генератора? 2

Для чего нужен и как устроен коллектор?

Щеточный узел состоит из кронштейна с щеткодержателями, непосредственно в них и устанавливаются графитовые или металлографитовые щетки

Прозвоните выводы обмоток. Если сопротивление отсутствует в одном или нескольких контурах, двигатель неисправен

Поэтому на коллекторе современного двигателя постоянного тока расположено значительно больше полюсов и секций обмоток, уложенных в пазах шихтованного сердечника, таким образом достигаются оптимальные плавность движения…

Новый якорь УШМ. Должен соответствовать вашей модели

Коллекторы якорей высокооборотных электродвигателей должны тщательно проверяться на величину биения

Реверс осуществляется путем смены полярности на обмотке возбуждения или на якоре

Освобождаем пазы, используя пробойник соответствующего диаметра

Оборудование : Двигатель асинхронный с короткозамунутым ротором, оборудование для пуска двигателя, приборы и инструменты

Принцип работы Заключается в формировании электромагнитного поля вокруг проводника, по которому протекает электрический ток

Теперь рассмотрим физические процессы в обмотках двигателя для трех позиций показанных на рисунке:

Синхронные электродвигатели применяются в тех устройствах, где важно соблюдать высокую точность синхронизации подачи питания и начала движения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обладает низкой себестоимостью, большими пусковыми токами и низким усилием на старте

Напрямую в цепь через пускатель или контактор, что обеспечивает простоту процесса, но формирует максимальные токи

Рис. 9: прямая схема без возможности реверсирования

В работе грузоподъемных кранов, талей, тельферов и прочих механизмов

Практическое занятие № 4 Ремонт асинхронного двигателя

При сборке можно использовать способ горячей или холодной посадки

Для правильной эксплуатации асинхронного двигателя необходимо знать его характеристики: механическую и рабочие

Если нагрузочный момент Мвн превысит момент

Рабочие характеристики. Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называются зависимости частоты вращения n (или скольжения s), момента на валу

Наибольшее значение к. п. д. для асинхронных двигателей средней и большой мощности составляет 0,75—0,95 (машины большой мощности имеют соответственно больший к

Такой запас по мощности необходим также из-за некоторой несимметрии фазных напряжений, так как на э

Контрольные вопросы 1.

Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.

23.12.2024

Практические заниятия Междисциплинарного курса «Сборка, проверка устранение и предупреждение неполадок электрооборудования»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Критерии оценки результата

Содержание

Практическая работа № 1

Разновидности

Режимы работы

Генераторный режим

f = (n*p)/60 ,

Синхронный компенсатор

Двигательный режим

Способы пуска и схемы подключения

Применение

Преимущества и недостатки

Практическая работа № 2

Проверка коллекторного электродвигателя мультиметром

Принцип действия

Виды КДПТ и схемы соединения обмоток

Внимание

Схема подключения и реверс

Контрольные вопросы

Устройство

Принцип работы

Виды

Применение

Контрольные вопросы

Практическое занятие № 4

Ход работы

Разборка шкива или вала

Разборка и прочистка подшипника

Контрольные вопросы

Определить

Решение

Вывод

Вывод

Практическая работа №7

Практическая работа № 8 Расчет мощности на воздушных ЛЭП

Практическая работа № 9 Расчет мощности на воздушных ЛЭП

Практическая работа № 11

Контрольные вопросы

Термины, определения и сокращени

4 Общие правила прокладки кабелей в земле

4.1 Требования к кабелю и его защите

4.2 Температура прокладки кабелей

4.4 Этапы работ

4.5 Выбор трассы для прокладки кабеля

Практическое занятие № 13

Инструкционная карта к выполнению практического задания

Практическое занятие № 14

По напряжению

Контрольные вопросы

Практическая работа № 16

Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Номинальная полная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Номинальная реактивная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя

Угловая скорость асинхронного двигателя

Линейная скорость асинхронного электродвигателя

Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя

Практическая работа № 17

Принцип действия машин постоянного тока

Fпр = B l Ia,

. Порядок выполнения работы

Р1 = U ( I + IВ )

n = Р2 / Р1 х 100%

Описание лабораторной установки

Рис. 10.2

Рис. 10.4

Практическая работа №19

Практическая работа № 20

Электрические процессы при коммутации

Варианты коммутации

Искрение — причины, шкала оценки

Методы улучшения коммутации

Практическое занятие № 21

Теоретическое обоснование

Р2 Р1 Р

Ход работы

Задача

F_пр = B l I_a,

Р₁= U ( I + I_В )

n = Р₂ / Р₁ х 100%