Главная Работа в электроустановках



рых именно он применен, в данном случае самовозврат в исходное положение.

Недопустимы запасы в параметрических узлах схемы. Нельзя, например, увеличить сопротивление резистора и емкость конденсатора, образующих искро-гасительный контур для защиты контактов. Такие "запасы" приведут к прямо противоположным результатам, чем те, на которые рассчитывал составитель схемы. Подробнее вопрос об искрогашении рассмотрен в § 7.6.

Обратимся теперь к случаям, касающимся простых массовых изделий. К ним инструкции по монтажу и эксплуатации не прилагаются. Ограничиваются указанием параметров.

Пример 6.3

В электроприводе, автоматике, телемеханике, связи, железнодорожной автоблокировке широко используют простейшие по устройству электромагнитные реле времени постоянного тока (см. рис. 2.29). Важнейшей частью таких реле является пластина (штрифт) отлипания. Она служит для фиксации конечного зазора между торцом сердечника и якорем, т. е. когда якорь притянут. В паспорте такого реле указывают верхний предел выдержки времени при возврате, например, для ка-кого-;шбо конкретного случая 1,5 с (подробнее см. рис. 7.13).

Есть однако "умельцы", которые путем регулировки (а точнее сказать, разрегулировки) добиваются увеличения времени в 2 раза и более. А "регу:шровка" состоит в основном в уменьшении толщины пластины отлипания (по сравнению с той, что предусмотрена как наименьшая заводом-изготовителем), вплоть до ее ликвидации. В результате, если якорь даже не залипнет (а это достаточно вероятно), вьщержка времени станет крайне неустой-

чивой. Это объясняется тем, что в области малых зазоров кривая зависимости выдержки времени от величины конечного зазора очень полога.

Одним словом, при анализе схемы нужно проверить, не предполагал ли ее составитель таких выдержек времени, устойчивость которых не гарантируется при нормальной регулировке аппаратуры.

Приведенных выше примеров достаточно, чтобы убедиться в том, насколько серьезно следует относиться к указаниям заводов-изготовителей и паспортным данным электротехнических изделий.

6.3. Влияние иа электротехнические устройства и изделия нагрева и охлаждения, механических сил, влаги и других факторов

Материальной основой любой электроустановки являются электротехнические устройства и изделия. От их надежности, в конечном итоге, зависят устойчивость и долговечность электроустановок. Но электрооборудование (машины, приборы, аппаратура), провода, шины и кабели, приспособления для присоединений (зажимы, разъемы), электромонтажные изделия (кронштейны, скобы) и электромонтажные материалы (изоляционные ленты, трубки, лаки и т. п.) не вечны. Срок их службы ограничен износом. А износ наступает в результате нагрева и охлаждения, увлажнения, механических перегрузок, вибраций, разъедания и окисления изоляции и контактов, электролиза, ржавления магнитопрово-дов и пружин. Важно подчеркнуть, что эти явления практически никогда не действуют в одиночку. Обычно одно из них вызывает другие или сопровожцается ими. Например, из-за увлажнения окисляются контактные поверхности, что приводит к увеличению переходного сопротивления, а это, в свою очередь, вызывает повышенный нагрев и т. д.



В электроустановках совместно работают материалы не только с различными свойствами, но и по-разному изнашивающиеся. Например, совместно работают металлы мягкие и твердые, тугоплавкие (медь) и легкоплавкие (припой, соехшняю-щий медные проводники); металлы и графитовые щетки электрических машин; металлы и изоляционные материалы, причем свойства последних весьма различны. Так, например, гетинакс, текстолит, фибра, органическое стекло далее не всегда взаимозаменяемы. Далеко не одно и то же лаки покровные и изоляционные и т. п. Одним словом, трудно найти такой материал, который не применяется в электротехнике. Более подробно о свойствах материалов и особенностях их применения рассказано в [6] и [12]. Нам же необходимо ясно представить себе, что срок службы электротехнического изделия лимитирует износ наименее стойкого к нему материала. Например, срок службы провода определяет его изоляция, а не металлический проводник.

Нагрев и охлаждение

Нагрев изделий до недопустимо высокой для них температуры приводит к неблагоприятным, а в ряде случаев опасным последствиям. В одних случаях нарушается регулировка, в других - сокращается срок службы, в третьих изоляция просто сгорает. Рассмотрим примеры.

При нагреве увеличивается сопротивление катушек реле, электромагнитов, пускателей. Из-за увеличивающегося сопротивления ток, проходящий через катушку, уменьшается, а в результате снижается развиваемое механическое усилие: аппарат хуже "тянет". Другой пример: ток КЗ, своевременно не отключенный, проходя через контактные пружины аппаратов, отжигает их: пружины теряют упругость.

Чтобы представить себе, с какой катастрофической быстротой снижается срок службы из-за, казалось бы, небольших по-вьш1ений температуры, приведем цифры, иллюстрирующие характер процесса. Пусть изоляция катушки при температуре 90°С служит 10 лет. Но если ее перегреть всего (!) на 10, 20, 30, 40 и 50°С, то срок службы снизится соответственно в 2, 4, 8, 16 и 64 раза! Иными словами, катушка сгорит менее чем за 2 месяца.

Причин для повышения температуры в электроустановках много. Во-первых, это внутренние причины: а) нагрев током, проходящим через провода, коммутирующие (переключающие) контакты аппарагов, когда они замкнуты, а также через зажимы, разъемы и т. п.; б) нагрев искрой (кратковременный) и дугой (длительный электрический разряд) при размыкании контактов; в) преобразование в теплоту потерь на перемагничивание магнитопроводов электрических аппаратов и машин переменного тока; нагрев вихревыми токами.

Во-вторых, это внешние причины - нагрев электроустановок окружающей среды. Докажем эти. Допустим, что температура кабеля, проложенного в коллекторе, 40°С, а воздух в нем нагрет до 20, 30, 40, 50°С. При 20°С охлаждение интенсивнее, чем при 30°С. При 40°С кабель не охлаждается, так как температуры кабеля и воздуха одинаковы. При 50°С воздух не охлаждает, а нагревает кабель.

В-третьих, работа электрооборудования в более тяжелом режиме, чем тот, для которого оно предназначено. Например, нельзя длительно включать включающий электромагнит привода выключателя, так как он рассчитан на кратковременное включение, в пределах нескольких секунд. Весьма важно применять электродвигатели именно в том режиме, для которых они изготовлены. Этот важный вопрос рассмотрен ниже.



В-четвертых, нарушение условий теплообмена. Это требует пояснений. Дело в том, что температура определяется совместным действием нагрева и охлаждения, а нагрев зависит от количества выделяющейся теплоты, которое пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению и времени протекания тока. Значит, чем дольше включено изделие, тем больше в нем выделяется теплоты. Однако одновременно l нагревом всегда происходит охлаждение, причем чем выше бьша бы температура при отсутствии охлаждения, тем охлаждение интенсивнее. Одним словом, рост температуры постепенно замедляется и, наконец, при некоторой температуре наступает динамическое равновесие: сколько теплоты вьще-ляется, столько же отводится. Эта максимальная температура называется установившейся.

Обратим внимание читателей на важные особенности теплообмена. Они состоят в том, что: а) более нагретое изде-jme нагревает менее нагретое, а не наоборот; б) любое включенное изделие нагревает воздух, т. е. ухудшает условия охлаждения всех изделий; в) чем меньше объем изделия, тем при прочих равных условиях температура его выше и, следовательно, меньше допустимое превышение температуры.

В технических документах встречаются термины: "допустимая температура" и "допустимое превышение температуры", но это далеко не одно и то же. Дело в том, что допустимая температура определяется свойствами конкретной изоляции и, например, для непропитанной пряжи составляет 90°С. Допустимое превышение температуры меньше допустимой температуры, так как изделие находится в среде, которая сама нагрета. Например, если допустимая температура 90°С, а температура среды 40°С, то допустимое превышение температуры (над температурой среды) 90-40 = 50°С.

Теплота всегда отводится в окружающую среду. Наиболее просто и распространено естественное охлаждение. Именно так охлаждаются реле, контакторы, бытовые электроприборы. Если же тепловые потери настолько велики, что теплоту нельзя отвести в достаточной мере естественным путем, то приходится применять искусственное охлаждение, т. е. вентиляцию. И если изделия -трансформатор, электродвигатель и другие - предназначены для эксплуатации с вентиляцией, то без вентиляции их ни в коем случае нельзя эксплуатировать.

Относительная продолжительность включения (ПВ, %) является важной характеристикой электрооборудования. Иногда говорят: относительная продолжительность работы (ПР, %). Суть дела состоит в том, что изделия, не предназначенные по тепловому режиму для длительного включения (работы), надо время от времени отключать, чтобы они остьшали. Это требование характеризуется значением ПВ, %:

ПВ= 100% = ,

f р + ?о

где ?р - время работы при номинальных условиях; t„ - период отключенного неподвижного состояния; Гц - продолжительность цикла,

Тц = р + о-

Если в каком-либо случае дано только ?р (но неизвестно значение о). то продолжительность цикла принимают равной 10 мин.

Упражнение 6.4

1. Определить значения ПВ для двух случаев: 1) fp = 2 мин, fo 6 мин; 2) fp = 2 мин. Из сравнения полученных результатов явствует, что при полной определенности (случай 1), т. е. когда



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [68] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121


0.0282