Сопротивление цепи якоря невелико, поэтому пусковой ток превышает в 10 - 20 раз и более номинальный. Это может вызвать значительные электродинамические усилия в обмотке якоря и чрезмерный ее перегрев, поэтому пуск двигателя производят с помощью пусковых реостатов - активных сопротивлений, включаемых в цепь якоря.
Двигатели мощностью до 1 кВт допускают прямой пуск.
Величина сопротивления пускового реостата выбирается по допустимому пусковому току двигателя. Реостат выполняют ступенчатым для улучшения плавности пуска электродвигателя.
В начале пуска вводится все сопротивление реостата. По мере увеличения скорости якоря возникает противо-э.д.с, которая ограничивает пусковые токи. Постепенно выводя ступень за ступенью сопротивление реостата из цепи якоря, увеличивают подводимое к якорю напряжение.
Регулирование частоты вращения электродвигателя постоянного тока
Частота вращения двигателя постоянного тока:
где U — напряжение питающей сети; Iя — ток якоря; Rя — сопротивление цепи якоря; kc — коэффициент, характеризующий магнитную систему; Ф — магнитный поток возбуждения электродвигателя.
Из формулы видно, что частоту вращения электродвигателя постоянного тока можно регулировать тремя путями: изменением потока возбуждения электродвигателя, изменением подводимого к электродвигателю напряжения и изменением сопротивления в цепи якоря.
Наиболее широкое применение получили первые два способа регулирования, третий способ применяют редко: он неэкономичен, скорость двигателя при этом значительно зависит от колебаний нагрузки.
Механические характеристики электродвигателей постоянного тока
Характерной особенностью электродвигателя с независимым возбуждением, является то, что его ток возбуждения Iв не зависит от тока Iя в обмотке якоря (тока нагрузки). Поэтому, пренебрегая размагничивающим действием реакции якоря, можно приближенно считать, что и поток возбуждения двигателя Ф не зависит от нагрузки. При этом условии получим, что зависимости электромагнитного момента М и частоты вращения n от тока Iя будут линейными. Следовательно, линейной будет и механическая характеристика двигателя — зависимость n (М) (рис.).
У двигателя с параллельным возбуждением в цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат Rрв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат Rп. В рассматриваемом электродвигателе имеет место, по существу, раздельное питание цепей обмоток якоря и возбуждения, вследствие чего ток возбуждения Iв не зависит от тока обмотки якоря Iв. Поэтому электродвигатель с параллельным возбуждением будет иметь такие же характеристики, как и двигатель с независимым возбуждением. Однако двигатель с параллельным возбуждением работает нормально только при питании от источника постоянного тока с неизменным напряжением. Двигатели с параллельным возбуждением применяются для привода станков и различных механизмов, требующих широкой, но жесткой регулировки скорости.
У двигателя последовательного возбуждения якорная обмотка и обмотка возбуждения включены последовательно. Ток возбуждения двигателя одновременно является током якоря. Магнитный поток индуктора пропорционален току якоря.
где k - коэффициент пропорциональности. Момент на валу двигателя пропорционален квадрату тока якоря.
откуда
.
Уравнение механической характеристики двигателя последовательного возбуждения выглядит следующим образом:
.
Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения является мягкой и имеет гиперболический характер (рис. ниже ). При малых нагрузках магнитный поток Ф сильно уменьшается, частота вращения n резко возрастает и может превысить максимально допустимое значение (двигатель идет вразнос). Работа двигателя последовательного возбуждения без нагрузки недопустима. Поэтому такие двигатели нельзя применять для привода механизмов, работающих в режиме холостого хода и при небольшой нагрузке (различные станки, транспортеры и пр.).
Несмотря на указанный недостаток, двигатели с последовательным возбуждением широко применяют, особенно там, где имеют место изменения нагрузочного момента в широких пределах и тяжелые условия пуска: во всех тяговых приводах (электровозы, тепловозы, электропоезда, электрокары, электропогрузчики и пр.), а также в приводах грузоподъемных механизмов (краны, лифты и пр.). Объясняется это тем, что при мягкой характеристике увеличение нагрузочного момента приводит к меньшему возрастанию тока и потребляемой мощности, чем у двигателей с независимым и параллельным возбуждением; поэтому двигатели с последовательным возбуждением лучше переносят перегрузки. Кроме того, эти двигатели имеют большой пусковой момент, чем двигатели с параллельным и независимым возбуждением, так как при увеличении тока обмотки якоря при пуске соответственно увеличивается и магнитный поток.
Электродвигатель со смешанным возбуждением. В этом электродвигателе (рис.) магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения — параллельной (или независимой) и последовательной, по которым проходят токи возбуждения Iв1 и Iв2 = Iя. Поэтому
Ф = Фпосл + Фпар,
где Фпосл — магнитный поток последовательной обмотки, зависящий от тока Iя; Фпар — магнитный поток параллельной обмотки, который не зависит от нагрузки (определяется током возбуждения Iв1).
Механическая характеристика электродвигателя со смешанным возбуждением (рис.) располагается между характеристиками двигателей с параллельным (прямая 1) и последовательным (кривая 2) возбуждением. В зависимости от соотношения магнитодвижущих сил параллельной и последовательной обмоток при номинальном режиме можно приблизить характеристики двигателя со смешанным возбуждением к характеристике 1 (кривая 3 при малой м. д. с. последовательной обмотки) или к характеристике 2
Двигатель смешанного возбуждения имеет механическую характеристику, представляющую собой нечто среднее между механическими характеристиками двигателя параллельного и последовательного возбуждения.
(кривая 4 при малой м. д. с. параллельной обмотки). Достоинством двигателя со смешанным возбуждением является то, что он, обладая мягкой механической характеристикой, может работать при холостом ходе, когда Фпосл = 0. В этом режиме частота вращения его якоря определяется магнитным потоком Фпар и имеет ограниченное значение (двигатель не идет вразнос).
Электроснабжение объектов строительства
Электроснабжение – совокупность мероприятий по обеспечению электропотребителей электрической энергией.
Электроэнергетическая система – может быть представлена как совокупность электростанций (генерирующих электроэнергию), понизительных и повысительных подстанций, линий электропередач, распределительных пунктов и других устройств, работающих в согласованном общем режиме.
Электрической сетью называют совокупность трансформаторных подстанций линий передач, распределительных пунктов, работающих на определенной территории.
Потребители электрической энергии
По степени надежности электроснабжения, потребители принято классифицировать на 3 категории:
1 категория по надежности электроснабжения - такие потребители, перерывы электроснабжения которых могут привести к человеческим жертвам или очень большим материальным потерям. Основные требования электроснабжения таких потребителей следующие: они должны снабжаться от двух независимых взаимно резервирующих источников. Должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого источника (местной электростанции, генератора, аккумуляторов и т.п.). В случае выхода из строя одного из них переход на резервирующий источник питания должен происходить в автоматическом режиме. По времени – за несколько секунд. К таким потребителям относятся: различные врачебные учреждения – операционные, реанимационные, родильные дома; крупные культурные объекты (от 500 человек и выше); жилые дома с этажностью выше 16 этажей, при этом квартиры не будет относиться к первой категории, а будут относиться: лифт, пожарное освещение и вентиляция.
2-я - объекты, перерыв, электроснабжения которых приводит к материальным потерям на отпускаемую продукцию, к нарушению нормальной деятельности большого числа людей. ЭТО: предприятия, крупные учебные заведения и другие объекты. Общие требования: электроснабжение таких объектов должно обеспечиваться от двух независимых взаимно резервирующих источников. Переключение с вышедшего из строя на другой должно производиться в течение не более одного часа.
3-я - все прочие потребители, не перечисленных к 1 и 2 категориям. ЭТО: небольшие жилые объекты, объекты сельской местности. Для таких объектов перерыв электроснабжения не должен превышать одних суток.
Структурная схема системы электроснабжения
В мощных генераторах электростанций, электроэнергия генерируется с напряжением до 27кВ. Для передачи на значительные расстояния с целью уменьшение потерь напряжений устраивают повысительные станции, повышающие напряжение и соответственно уменьшающие величину передаваемого тока в линиях электропередач. Стандартными напряжениями линий электропередач протяженностью в сотни километров являются: 110,220,330,500 и более киловольт. Для передачи электроэнергии на небольшие расстояния, – десятки километров, используются стандартные напряжения 35, 10 и 6 кВ.
Низковольтными принято считать сети с напряжением ниже 1 кВ (1000 В). Низковольтные сети трехфазной системы устраивают четырехпроводными с глухозаземленной нейтралью.Такие напряжения можно передавать без существенных потерь на длину до 0,5км.
Источники электроснабжения
Источники электроснабжения для большинства объектов должна служить общая сеть электроснабжения (единая). При начале строительства какого-либо объекта или комплекса в первую очередь решается вопрос электроснабжения, и первой часто строится трансформаторная подстанция.
Источники электроснабжения могут быть и индивидуальные автономные генераторы. Они бывают мощностью от нескольких до десятков кВт. Можно использовать и передвижные железнодорожные электростанции мощностью более 5000кВт. Экономически выгоднее электроэнергия бывает от общей сети электроснабжения, чем от собственных подстанций и генераторов. Используя автономные генераторы, на производство 1 кВт-час электроэнергии обычно затрачивается около 0,4 кг бензина или дизтоплива. Отсюда оценивается стоимость 1 кВт-час электроэнергии.
Схемы электроснабжения
Из схем электроснабжения различают:
- радиальную схему, когда от одного источника (подстанции) по индивидуальным сетям, идущим в общем по радиусам от источника к разным потребителям, запитываются потребители;
- магистральную, когда от одного источника (подстанции) по одной общей сети запитыватся ряд потребителей;
-кольцевую, когда от одного источника (подстанции) потребители запитываются с двух концов одной линии.
Радиальная схема снабжения (более надежная, но наиболее затратная по длине проводов, соответственно опор и т. д.).
Кольцевая (более надежная, чем магистральная, более экономичная, чем радиальная). Магистральная – наиболее дешевая, но менее надежная.
Трансформаторные подстанции
Используются для понижения высоковольтных напряжений в низковольтные. Наиболее распространенными подстанциями являются подстанции, понижающие напряжение с 6 или 10 кВ до 0,4 кВ (400 В). Напряжение (линейное) на вторичной обмотке трансформатора подстанции обычно 400 В, а не стандартное 380 В устанавливается для того, чтобы с учетом падения напряжения, к потребителю
По исполнению бывают: открытые и закрытые (в помещениях). По комплектации: сборные и комплектные (КТП – 160 – 10/0,4);
БТП – блочные трансформаторные подстанции (кольцевой бетонный фундамент, все в готовом виде).
Воздушные линии электропередач
Они являются более дешевыми, технологичными и удобными в ремонте, по сравнению с кабельными.
Недостатки: портят архитектуру городов, подвержены атмосферным и другим воздействиям.
Разделяются на высоковольтные ЛЭП и низковольтные.
Высоковольтные: бывают одноцепные (тянутся три провода) и двухцепные (тянутся шесть проводов), сверху тянется провод молниезащиты.
Молниезащита.
Опоры:
· промежуточные – для поддержания проводов, от которых опоры воспринимают только вертикальную нагрузку.
· Анкерные - для поддержания проводов, от которых опоры воспринимают вертикальную и горизонтальную нагрузку. Горизонтальная нагрузка на верхнюю часть опоры может возникнуть, когда к опоре с разных сторон подходит не одинаковое количество проводов или тяжение проводов с разных сторон будет неодинаковым, на поворотах трассы, перед устройством больших пролетов, например, при пересечении трассой воздушной линии водного препятствия и т. д.
В ЛЭП 110кВ – провода подвешиваются на стеклянных или фарфоровых изоляторах – обычно 6…8 изоляторов;
220кВ – 10-12 изоляторов;
330кВ – 15-20 изоляторов.
Провода высоковольтных линий в местах соединения с изоляторами должны иметь виброгасители (ветер со скоростью 10м/с может создавать значительные колебания в проводе с частотой 100Гц, приводящие к накоплению в проводе усталостных трещин). Устанавливают и демпфирующие петли, защищающие провода от вибрации в местах их крепления к изоляторам и опорам.
При больших пролетах между опорами и ветром может возникнуть пляска проводов и замыкание.
Расстояние между опорами низковольтных линий со стандартной высотой опор не должно превышать 50м. ( L = 25…50м.). Провисание проводов должно быть таким, чтобы расстояние провода в нижней точке до земли было не менее 6 м, до дороги – не менее 7м.
Опоры выпускаются в основном бетонные. Опоры при напряжениях <10кВ выполняются прямоугольного сечения из вибробетона. Для напряжений 35кВ и выше – трубчатыми, из центрифугированного бетона.
Кабельные линии электропередач
Кабелем принято считать несколько изолированных проводов - жил, которые скручены вместе и находящиеся под общей защитной оболочкой.
Достоинства: не портят архитектуру городов (т.к. прокладывается в земле), не подвержены атмосферными многим другим воздействиям.
Недостатки: более дорогие, чем воздушные линии (замерзание, грунтовые воды), менее надежные и менее технологичные в ремонте и в обнаружении повреждений.
Бывают высоковольтные и низковольтные.
Высоковольтные – с напряжением сотни кВ приходиться делать маслонаполненными и устаивать маслоподкачивающие станции. Маслонаполненные, для того, чтобы внутри кабеля отсутствовал ионизированный воздух, через который может происходить пробой высокого напряжения между жилами.
Сечения силового, контрольного и шлангового кабеля.
а) 4 – рабочие жилы; 5 – нулевая жила;
3 – изоляция; 2 – оболочка кабеля;
1 – защитный покров.
б) 1 – оболочка; 2 – поясная жила;
3 – токопроводящие жилы; 4 – изоляция жил.
в) 1 – шланговая оболочка; 2 - изолирущая
резина; 3 – токопроводящие рабочие жилы;
4 – заземляющая жила.
К элементам кабельной линии относятся: кабели, соединительные муфты и конструкции, по которым они проложены: трубы или коллекторы подземные.
Коллекторы – подземное сооружение, где объединены все сети и электрические кабели.
Муфты – для соединения концов кабелей, обычно в свинцовой оболочке.
Основное требование прокладки кабеля 6-10кВ
Траншея – жила на подстилающий слой из песка. Глубина от земли до кабеля 70см. Сверху – защита (обычно кирпичами). Можно укладывать кабели в асбестоцементные и полиэтиленовые трубы (под дорогами только в них).
При прокладке двух кабелей.
При прокладке кабеля под дорогами он должен быть уложен бестраншейным способом в асбестоцементных или полиэтиленовых трубах, чтобы в случае повреждения кабель можно было вытащить в приямок возле дороги, не нарушая ее.
Качество электроэнергии и пути ее рационального использования
Электроэнергия должна отвечать требованиям по качеству:
· отклонение от номинального напряжения (предельное отклонение не должно превышать - 2,5% от номинала в меньшую сторону, в большую + 5%).
· показатель отклонения от синусоидальности не более 5% (сравнение осциллограмм).
Пути: выбирая мощности электродвигателей машин, не следует их принимать с большим запасом по мощности, чем это определенно загрузкой машин (производительностью). Например, электродвигатель мощностью 5кВт характеризуется cosφ ≈ 0,8 ; электродвигатель же мощностью 10кВт характеризуется cosφ ≈ 0,6. Таким образом, выбрав двигатель с запасом по мощности (10 кВт вместо требуемых 5 кВт) сеть электропитания будет перегружена по мощности (ненужной реактивной мощностью) и соответственно по току в 1,33 раза. Другими путями рационально использование электроэнергии можно считать применение компенсирующих конденсаторных батарей.
Конденсаторы компенсируют сдвиг фаз, создаваемых
индуктивностями.
Еще один путь – подключение параллельно
асинхронным двигателям синхронных.
Определение потребной мощности стройплощадки
При больших размерах стройплощадки и большом количестве потребителей подбирают трансформаторные подстанции из расчета, что максимальное расстояние ТП до наиболее удаленного потребителя не должно превышать 700м.
В качестве рекомендации можно принять, что
на 1 га площади мощность потребителей не должна превышать 20кВт.
Потребная мощность стройплощадки (трансформаторной подстанции) на стадии проекта может быть подсчитана по формуле
Т. е. суммированием мощностей используемых на площадке электродвигателей, сварочных трансформаторов, ламп освещения и технологических потребителей с учетом одновременности их работы коэффициентами, соответственно К1,К2,К3,К4,К5. Значения коэффициентов может составлять 0,4…0,9. При этом меньшие значения коэффициентов будут при большом количестве одноименных потребителей.
Электробезопасность
Действие электрического тока на человека
В зависимости от условий, при которых человек подвергается действию электрического тока, последствия этого действия могут быть различны. Но всегда нужно ожидать его действия на нервную систему, которое наиболее опасно. Как известно, работа сердца регулируется нервными импульсами, исходящими от нервной системы, под действием которых происходит его сокращение в определенном ритме. Дыхание также управляется нервной системой. Действие электрического тока нарушает воздействия нервной системы на работу сердца и дыхания, что может привести к беспорядочному сокращению мышц сердца, называемому фибрилляцией, что равносильно его остановке, и к остановке дыхания, что ведет к смерти. Воздействия тока на нервную систему выражаются в виде электрического удара и шока. Возможны и другие воздействия тока на человека. Тепловое воздействие характеризуется различными ожогами, химическое воздействие сопровождается электролизом крови и других растворов в организме, нарушением их химического состава и функций в организме. Механическое воздействие приводит к различным травмам частей тела под действием непроизвольного сокращения мышц.
Основное значение при действии на человека имеет величина проходящего через его тело тока, но влияет и род тока, его частота, путь тока через тело человека, продолжительность действия тока и индивидуальные особенности пострадавшего.
Различные величины тока частотой 50 Гц действуют следующим образом:
5…10 мА – боль в мышцах, судорожные их сокращения, руки с трудом можно оторвать от электродов;
10…20 мА – боли, руки невозможно оторвать от электродов;
25…50 мА – боль в руках и груди, дыхание затруднено, возможен паралич дыхания и потеря сознания;
50…80 мА – при длительном действии возможна клиническая смерть;
100 мА и более – при длительности более 3 с возможна клиническая смерть.
На рис. 18 показана эквивалентная схема сопротивления тела человека при его касании проводников так, что ток идет через тело. Сопротивление тела человека Zt зависит от активного сопротивления кожи Rк, емкости наружных слоев кожи Ск и внутреннего сопротивления тела человека Rт.
Рис. 18. Эквивалентная схема замещения сопротивления тела человека при напряжении прикосновения менее 50 В
При постоянном токе, а также при малых напряжениях прикосновения (до 42 В) переменного тока частотой 50 Гц полное сопротивление тела человека может быть вычислено по формуле
Zt = 2Rк + Rт
и составляет 6… 100 кОм.
При напряжении прикосновения более 50 В происходит электрический пробой кожи, при этом полное сопротивление тела человека уменьшается и становится равным Zt = Rt.
При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1 кОм при напряжении прикосновения 50 В и более и 6 кОм при напряжении прикосновения до 42 В.
Предельно допустимые величины напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, нормируются в зависимости от режима работы электроустановки – нормального или аварийного, вида установок – бытовых или производственных, длительности воздействия тока.
В аварийном режиме бытовых электроустановок при длительности воздействия более 1 с допустимые величины напряжения 12 В и тока 2 мА.
В аварийных режимах производственных электроустановок допустимые величины напряжения прикосновения и тока, проходящего через человека:
переменный ток 50 Гц 36 В 6 мА 400 Гц 36 В 8 мА, постоянный ток 40 В 15 мА при длительности воздействия более 1 с.
Системы с изолированной и заземленной нейтралью источника напряжения или трансформатора и опасность при касании человеком токоведущей части
Электроустановки могут входить в системы с глухозаземленной или изолированной нейтралью генератора или трансформатора. Нейтраль представляет собой общую точку соединенных обмоток генератора или трансформатора, потенциал которой в нормальных условиях нагрузки равен нулю, поэтому она также называется нулевой точкой.
Глухозаземленная нейтраль получается тогда, когда она соединяется с землей системой проводников и электродов, находящихся в земле около места установки генератора или трансформатора. От нейтрали идет провод, называемый нулевым, который соединяется с корпусом каждого приемника энергии. Системы с глухозаземленной нейтралью применяются для питания большинства производственных и бытовых электроприемников.
В системах с изолированной нейтралью нулевая точка не заземляется. На рис. 4.1 представлена схема сети трехфазного тока с изолированной нейтралью при касании человеком фазного провода. Изоляция каждого провода не является идеальной и имеет утечку на землю с сопротивлениями r1,r2,r3 и емкость относительно земли с емкостными сопротивлениями xc1,xc2,xc3. Эти сопротивления можно представить в виде звезд с нейтральными точками, замкнутыми на землю, и они также составляют полные сопротивления фаз сети, которым соответствуют полные проводимости. Проводимости создают замкнутые через землю цепи, связывающие между собой провода сети. Сопротивление тела человека частично замещает сопротивление фазы, которой он касается, в случае рис. 4.1 – r1 и xc1 и через тело человека проходит ток, нарушающий симметрию сопротивлений утечек и емкостей.
Представим фазные напряжения в виде звезды с лучами ОА, OВ, ОС, тогда линейные напряжения образуют треугольник со сторонами АВ, ВС, СА, соответствующими линейным напряжениям (рис. 4.2, а).
Рис. 4.2. Векторные диаграммы напряжений сети трехфазного тока с изолированной нейтралью:
а) активные и емкостные сопротивления проводов сети одинаковы; б) ухудшение сопротивления изоляции фазы А; в) замыкание на землю фазы А.
Как следует из диаграмм рис. 4.2, линейные напряжения во всех рассмотренных случаях остаются неизменными, и замыкание на землю одной фазы не влияет на работу электроприемников.
Чем больше проводимость изоляции утечки и емкостная по отношению к земле, тем большую опасность представляет прикосновение человека к токоведущей части. Если одна фаза имеет замыкание на землю, то прикосновение человека к другим фазам представляет наибольшую опасность, так как при этом человек оказывается под линейным напряжением (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Касание человеком токоведущей части в сети с изолированной нейтралью при коротком замыкании другой фазы
Если нейтраль заземлена, фазные напряжения по отношению к земле остаются постоянными и равными фазному напряжению. При нарушении изоляции одной из фаз по отношению к земле нейтраль может получить незначительноесмещение.
Прикосновение человека к одной из фаз создает цепь тока: проводник-тело человека-земля-заземленный нулевой провод-общая точка обмоток (рис. 4.5). Напряжение прикосновения человека будет частью фазного напряжения, и ток, проходящий через человека, не зависит от токов утечки и емкостных токов других фаз, так как цепь замыкания через сопротивление нейтрали имеет меньшее сопротивление, чем сопротивления утечки и емкостные сопротивления этих фаз, т. е. эти сопротивления оказываются зашунтированными.
Рис. 4.5. Касание человеком токоведущей части в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью
Прикосновение человека к токоведущей части может быть замыканием на заземленную часть электроустановки – замыканием на корпус, или замыканием непосредственно на землю. Здесь имеется различие, так как в последнем случае имеет значение большое переходное сопротивление в месте контакта человека с землей.
В системе с заземленной нейтралью при замыкании провода на землю создается путь тока от места замыкания через землю и нулевую точку к обмоткам других фаз генератора или трансформатора, и защита срабатывает. В случае касания провода человеком он оказывается под фазным напряжением и не может оказаться под линейным напряжением.
С точки зрения опасности прикосновения человека к токоведущей части система с изолированной нейтралью представляется более опасной по величине напряжения, под которым может оказаться человек, если не надежно работают устройства защиты.
Способы защиты от поражения электрическим током в электроустановках
Общие сведения
Существуют следующие способы защиты, применяемые отдельно или в сочетании друг с другом: защитное заземление, зануление, защитное отключение, электрическое разделение сетей разного напряжения, применение малого напряжения, изоляция токоведущих частей, выравнивание потенциалов, применение надлежащей, в отдельных случаях двойной изоляции; применение ограждений токоведущих частей и электроаппаратов, закрытия доступа и др., средства личной безопасности; предупредительные знаки и другое.
В электроустановках (ЭУ) напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в ЭУ постоянного тока с изолированной средней точкой применяют защитное заземление в сочетании с контролем изоляции или защитное отключение.
В этих электроустановках сеть напряжением до 1000 В, связанную с сетью напряжением выше 1000 В через трансформатор, защищают от появления в этой сети высокого напряжения при повреждении изоляции между обмотками низшего и высшего напряжения пробивным предохранителем, который может быть установлен в каждой фазе на стороне низшего напряжения трансформатора.
В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью или заземленной средней точкой в ЭУ постоянного тока применяется зануление или защитное отключение. В этих ЭУ заземление корпусов электроприемников без их заземления запрещается.
Защитное отключение применяется в качестве основного или дополнительного способа защиты в случае, если не может быть обеспечена безопасность применением защитного заземления или зануления или их применение вызывает трудности
При невозможности применения защитного заземления, зануления или защитного отключения допускается обслуживание ЭУ с изолирующих площадок.
Защитное заземление
Заземлением называется соединение с землей нетоковедущих металлических частей электрооборудования через металлические детали, закладываемые в землю и называемые заземлителями, и детали, прокладываемые между заземлителями и корпусами электрооборудования, называемые заземляющими проводниками. Проводники и заземлители обычно делаются из низкоуглеродистой стали, называемой в просторечии железом.
Заземлители в виде штырей, вбиваемых в землю, называются электродами, и могут быть одиночными или групповыми. Заземлитель имеет характеристики, обусловленные стеканием по нему тока в землю. К характеристикам заземлителя относятся: напряжение на заземлителе; изменение потенциалов точек в земле вокруг заземлителя в зависимости от их расстояния от заземлителя в зоне растекания тока – вид потенциальной кривой; вид линий равного потенциала – эквипотенциальных линий на поверхности земли; сопротивление заземляющего устройства; напряжения прикосновения и шага.
Напряжение прикосновения. Напряжением прикосновения называется напряжение на корпусе электрооборудования с поврежденной изоляцией, к которому может прикоснуться человек. Это напряжение зависит от состояния заземления, расстояния между человеком и заземлителем, сопротивления основания, на котором стоит человек.
Напряжение шага. Напряжение шага возникает между ногами человека, стоящего на земле, из-за разности потенциалов на поверхности земли при растекании в земле тока замыкания на землю. Напряжение шага отсутствует, если человек стоит или на линии равного потенциала или вне зоны растекания тока, т. е. на расстоянии более 20 м от заземлителя.
Заземление предназначается для устранения опасности поражения человека электрическим током во время прикосновения к нетоковедущим частям, находящимся под напряжением. Это достигается путем снижения до безопасных пределов напряжения прикосновения и шага за счет малого сопротивления заземлителя. Областью применения защитного заземления являются сети переменного и постоянного тока с изолированной нейтралью источника напряжения или трансформатора.
Не требуют защитного заземления электроустановки переменного тока напряжением до 42 В и постоянного тока до 110 В.
Величина сопротивления заземляющего устройства нормируется “Правилами устройства электроустановок” (ПУЭ). Эта величина для электроустановок до 1000 В с изолированной нейтралью должна быть не более 4 Ом, а если мощность питающих сеть генераторов или трансформаторов, или их суммарная мощность не более 100 кВА, то сопротивление должно быть не более 10 Ом.
Для заземления могут быть использованы детали уже существующих сооружений, которые называются естественными заземлителями:
металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей; металлические трубопроводы, проложенные в земле, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле; обсадные трубы скважин и т. д.
В качестве заземляющих и нулевых (см. ниже) проводников, соединяющих корпуса оборудования с заземлителями, могут применяться: специальные проводники; металлические конструкции оборудования и зданий; стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей; металлические открыто расположенные трубопроводы всех назначений, за исключением трубопроводов для горючих жидкостей и газов, канализации и центрального отопления.
Запрещается использовать в качестве заземляющих и нулевых проводников алюминиевые провода для прокладки в земле, металлические оболочки трубчатых проводов, несущие тросы тросовой проводки, металлорукава, броню и свинцовые оболочки проводов и кабелей.
Проводники присоединяют к корпусам оборудования сваркой или болтовым соединением с обеспечением доступности для контроля или переделки при ухудшении контакта. Последовательное включение в цепь заземления или зануления отдельных корпусов оборудования запрещается.
Зануление
Зануление (рис. 4.12) предусматривает глухое заземление нейтрали источника или трансформатора трехфазного тока, одного вывода источника однофазного тока, наличие нулевого провода и его повторного заземления.
Заземление нейтрали источника тока имеет целью понизить напряжение на корпусах оборудования и на нулевом проводе, с которым эти корпуса соединены, до безопасного значения при замыкании фазного проводника на землю, при этом создается путь для тока Iф-з (рис. 4.12).
Нулевой защитный проводник предназначен для увеличения тока короткого замыкания lk c целью воздействия этого тока на защиту. Увеличение lк происходит за счет уменьшения сопротивления току при наличии нулевого провода по сравнению с тем, если бы ток шел через землю.
Повторное заземление нулевого провода предназначено для снижения напряжения на корпусах оборудования при замыкании фазы на корпус как при исправном, так и при оборванном нулевом проводе.
Зануление в электроустановках до 1000 В применяется в 4-проводных сетях с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора, в сетях с заземленным выводом источника однофазного тока, в сетях с заземленной средней точкой источника постоянного тока. Зануление выполняется в тех же случаях, что и защитное заземление.
Защитное отключение
Устройство защитного отключения (УЗО) состоит из чувствительного элемента, реагирующего на изменение контролируемой величины, и исполнительного органа, отключающего соответствующий участок сети.
Чувствительный элемент может реагировать на потенциал корпуса, ток замыкания на землю, напряжение и ток нулевой последовательности, оперативный ток. В качестве выключателей могут применяться контакторы, магнитные пускатели, автоматические выключатели с независимым расцепителем, специальные выключатели для УЗО.
Назначение УЗО – защита от поражения электрическим током путем отключения ЭУ при появлении опасности замыкания на корпус оборудования или непосредственно при касании тоговедущих частей человеком.
Электрическое разделение сетей
Электрическое разделение сетей осуществляется через специальный разделительный трансформатор, который отделяет сеть с изолированной или глухозаземленной нейтралью от участка сети, питающего электроприемник. При этом связь между питающей сетью и сетью приемника осуществляется через магнитные поля, участок сети приемника и сам приемник не связываются с землей. Разделительный трансформатор представляет собой специальный трансформатор с коэффициентом трансформации, равном единице, напряжением не более 380 В, с повышенной надежностью конструкции и изоляции.
Использование малого напряжения
Малое напряжение (не более 42 В между фазами и по отношению к земле) применяется для ручного инструмента, переносного и местного освещения в любых помещениях и вне их. Оно применяется также в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных для питания светильников местного стационарного освещения, если они расположены на высоте менее 2,5 м. Распространено в применении напряжение 36 В, а в замкнутых металлических емкостях должно применяться напряжение не более 12 В.
Выравнивание потенциалов
Как известно, напряжение прикосновения или шага получается тогда, когда есть разность потенциалов между основанием, на котором стоит человек, и корпусами оборудования, которых он может коснуться, или между ногами. Если соединить посредством дополнительных электродов и проводников места возможного касания телом человека, то не будет разности потенциалов и связанной с ней опасности.
Выравнивание потенциалов корпусов электрооборудования и связанных с ним конструкций и основания осуществляется устройством контурного заземлителя, электроды которого располагаются вокруг здания или сооружения с заземленным или зануленным оборудованием. Внутри контурного заземлителя под полом помещения или площадки прокладываются горизонтальные продольные и поперечные электроды, соединенные сваркой с электродами контура. При наличии зануления контур присоединяется к нулевому проводу.
Выравнивание потенциалов корпусов оборудования и конструкций осуществляется присоединением конструкций и всех корпусов к сети зануления или заземления.
Выравнивание потенциалов применяется как дополнительный технический способ защиты при наличии зануления или заземления в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных.
Устройство выравнивания потенциалов осуществляется по проекту.
Классификация помещений по опасности поражения электрическим током
Помещения, в которых работают люди, принято классифицировать на три категории в отношении опасности поражения их электрическим током:
.
.
На схеме обозначены: ГР – газоразрядник; РВ – расцепитель высоковольтный; НВ – низковольтный выключатель; СЧ – счетчик электоэнергии.
Молниезащита.
)
).
1 – защитный покров.
Глубина от земли до кабеля 70см. Сверху – защита (обычно кирпичами). Можно укладывать кабели в асбестоцементные и полиэтиленовые трубы (под дорогами только в них).
При прокладке двух кабелей.
асинхронным двигателям синхронных.
