Выбор и наладка электрооборудования


      В. К. Варварин




                ВЫБОР И НАЛАДКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ




      СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ

      2-е издание




МОСКВА
2010

УДК 621.31
ББК 31.29-5
      В18






Рецензент: преподаватель специальных дисциплин электротехнического цикла технического отделения Обнинского Политехникума В. П. Шеховцов






      Варварин В. К.
В18 Выбор и наладка электрооборудования : справочное пособие / В. К. Варварин. — 2-е изд. — М. : ФОРУМ, 2010. — 240 с. : ил. — (Профессиональное образование).

         ISBN 978-5-91134-270-8

         Рассмотрена наладка оборудования электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры, заземляющих устройств. Приведены данные о степенях защиты, о конструктивном исполнении и способе монтажа электрооборудования для выбора его с учетом специфических условий среды, в которой это оборудование должно работать. Изложены сведения об электрических цепях и схемах. Описаны причины возникновения ошибок в схемных решениях, а также методы обнаружения неисправностей в электрических цепях.
         Предназначена специалистам, занимающимся монтажом, наладкой и эксплуатацией электрооборудования.

УДК 621.31
ББК 31.29-5










ISBN 978-5-91134-270-8

                                      © Варварин В. К., 2006, 2008
           © Издательство «ФОРУМ», 2006, 2008

            Введение







    Электрооборудование является основой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов в промышленности, а правильный выбор и наладка электрооборудования способствует его безаварийной работе. На базе директивных документов в книге обобщены наиболее часто встречающиеся формы и методы ведения наладочных работ на электрооборудовании напряжением до 1 кВ (электрические цепи, электродвигатели, пускозащитная аппаратура, заземляющие устройства), которое имеет наибольшее распространение и используется почти во всех электроустановках, а также приведены данные, необходимые при выборе электрооборудования, как общепромышленного, так и специализированного, при различных условиях внешней среды.
    Почти все работы, описанные в книге, проводятся не только в период пуска оборудования в эксплуатацию, но и периодически: один раз в год или несколько лет. Поэтому в наладочных организациях группы или участки наладчиков, для которых, в основном, предназначено Справочное пособие, являются самыми многочисленными. Книга полезна также специалистам монтажных организаций, как материалом, с помощью которого можно выбрать электрооборудование (этот вопрос возникает перед всеми работниками электротехнических специальностей, связанных с производством), так и описанием методик проведения работ, некотрые из которых обязательны для выполнения монтажными организациями или выполняются силами эксплуатационного персонала при отсутствии монтажников.
    Поскольку к производству работ на электроустановках допускаются только лица, прошедшие специальное обучение, сведения первого раздела и материал, помещенный в начале других разделов, будет полезен работникам, деятельность которых связана с электрооборудованием. Этот материал необходим также и в практической деятельности.

Введение

   Для работников с небольшим опытом работы на электрооборудовании приведены сведения об электрических цепях и схемах и описаны методы обнаружения неисправностей электрических цепей в схемах вторичной коммутации, а также причины неработоспособности самих схем.
   На основании части 3 СНиП «Организация, производство и приемка работ» изложены взаимоотношения со смежными организациями и разграничение монтажных и пусконаладочных работ.
   Приведены меры электробезопасности и правила оказания первой доврачебной помощи.

            1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ






        1.1. Основные формулы и зависимости электрических величин

    Закон Ома для постоянного тока
¹ ■ U ■                      <¹Л⁾
r
где I — ток, A; U — напряжение, В; R — сопротивление, Ом.

    Сопротивление проводника постоянному току:

R ■Р ■                       (1.2)
О

где р — удельное сопротивление (сопротивление проводника из материала длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м²), Ом • м; l — длина проводника, м; S — площадь поперечного сечения проводника, м².
    Значения удельных сопротивлений некоторых проводниковых материалов приведены в табл. 1.1.

    Зависимость сопротивления от температуры характеризуется формулой:
R2 ■ R 1[1 + а(Т2 - T,)],           (1.3)
где R₂ и R 1 — сопротивление проводника соответственно при температурах T₍ и T>, Ом; а — температурный коэффициент сопротивления, Ом • К.
    Значения некоторых температурных коэффициентов сопротивления проводниковых материалов приведены в табл. 1.1.

    При последовательном сопротивлении резисторов общее сопротивление:
R ■ R 1 + R₂ + ... + Rₙ.            (1.4)

1. Общие сведения

Таблица 1.1. Параметры некоторых проводниковых материалов

           Удельное сопротив- Температурный коэффициент   Темпе-            
Материал   ление, при 20 °C,  электрического  линейного   ратура  Плотность,
               10 6 Ом•м      сопротивления, расширения,  плавле- 103 кг/м3 
                                 Ом • K '    10’3 м • К ' ния, °C           
Алюминий   0,029              0,004          0,024          659   2,7       
Вольфрам   0,056              0,0046            0,0045     3500      18,7   
Железо         0,1---0,14     0,0045                       1530   7,85      
Константан     0,4---0,51     0,00005        0,015         1200   8,8       
Латунь     0,05               0,002          0,018          960   8,4---8,7 
Медь             0,0175       0,004          0,017         1083   8,9       
Манганин   0,42               0,000015                      960   8,14      
Нихром     1,1                0,0003                       1375   8,2       
Серебро    0,016              0,004          0,019          961      10,5   
Сталь          0,13---0,3     0,005          0,012         1500   7,85      
Хромель    1,3                0,00004                      1500   7,1       

    При параллельном соединении резисторов общее сопротив
ление: R --1     11        1.                     <*-5>
                        +     + ... +                  
       R1   R 2       Rn                               

    Электрическая проводимость, См:

 g - 1.                         <1.6>
                  R                  

   Электродвижущая сила (ЭДС) источника постоянного тока:

 E - I<R + r>,                         <1.7>

где Е — ЭДС источника тока, В; I — ток в цепи, A; R — сопротивление внешней цепи, Ом; r — внутреннее сопротивление источника тока, Ом.

1.1. Основные формулы и зависимости электрических величин 7

    При последовательном соединении источников постоянного тока общая ЭДС:
                     E = E 1 + E ₂ + ... + Eₙ,             (1.8)
где E1, E₂, ..., Eₙ — ЭДС отдельных источников тока.
    При параллельном соединении источников постоянного тока общая ЭДС:
                     E = E 1 = E ₂ = ... = Eₙ.             (1.9)

При последовательном  включении источников тока значение  
тока во внешней цепи: I = /   ,                     (1.10)
                      R + rn                              

где n — число последовательно включенных источников тока.
    При параллельном включении источников тока значение тока

во внешеней цепи: I = ---E--- .                   (1.11)
                  R + -                                 
                  n                                     

При смешанном включении источников тока значение тока во

внешней цепи: I = -E- ,                  (1.12)
              R + ---                          
              m                                

где m — число параллельных групп источников тока.
    Мощность постоянного тока, Вт:

Работа (энергия), Дж: P = UI.                         (1.13)  
                      A = Pt,                           (1.14)

где t — время, с.

1. Общие сведения

   Количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему тока, Дж:
A = 1² Rt,                (1.15)
где I — ток, A; R — сопротивление проводника, Ом; t — время прохождения тока, с.
   Закон Ома для переменного тока:
I = |,                    (1-16)

где I — ток, A; U — напряжение, В; Z — полное сопротивление, Ом:
:ГТ7 1
         Z = Rr² + (XL + XC)² = R² +1 roL - — I . (1.17)
I ro C )

Здесь R — активное сопротивление, Ом; XL = roL — индуктивное
сопротивление, Ом; XC =   — емкостное сопротивление, Ом;
                   C ro C
ro — угловая частота, рад/с; ro = 2лf, где f — частота переменного тока, Гц; при f = 50 Гц ro = 314 рад/с; L — индуктивность, Гн; C — емкость, Ф.

    Однофазный переменный ток:
    • активная мощность, Вт:
P = UI cos Ф;                 (1.18)
    • реактивная мощность, вар:
Q = I sin ф;                  (1.19)
    • полная (кажущаяся) мощность, В • A:
S = UI = Рр ² + Q²;                (1.20)

    • активная энергия, Дж:
W = 3600Pt;                   (1.21)
    • реактивная энергия, вар/ч:
W, = Qt.                      (1.22)

1.1. Основные формулы и зависимости электрических величин

9

    В формулах (1.18)—(1.22) U — напряжение цепи, В; I — ток цепи, А; ф — угол сдвига фаз; t — время протекания тока, ч.


    Переменный трехфазный ток:
    • активная мощность, Вт:

P = 3ЗШ cos ф; (1.23)

• реактивная мощность, вар.:

Q = Uli sin ф; (1.24)

• полная (кажущаяся) мощность, В • А:

         S = 33UI;           (1.25)
• активная энергия, Дж:            
        W = 3600Pt;          (1.26)
• реактивная энергия, вар/ч:       
          W, = Qt.           (1.27)

    В формулах (1.23)—(1.27) U — линейное (междуфазное) напряжение (действующее значение), В; t — время протекания тока, ч; I — ток (действующее значение), А; ф — угол сдвига фаз между векторами токов и напряжений одноименных фаз.

    Коэффициент мощности:
R U а I а P
cos ф=  = —- = — =— ,              (1.28)
z U    U   I    S
где Uₐ и Ia — активные составляющие напряжения и тока.

    Соотношение между напряжениями и токами в трехфазной системе:
    • соединение в звезду:

Ut = Л Uф; 1t = Iф,         (1.29)
• соединение в треугольник:       
    U^ = Uф; I^ = ЛIф,      (1.30)

где Uф, Iф — фазное напряжение и ток; Uₙ, Iё — линейное напряжение и ток.

1. Общие сведения


        1.2. Некоторые сведения о средствах измерений

   Различного рода измерения являются существенной частью наладочных работ и испытаний электрооборудования. Применяющиеся для этого средства измерений являются техническими средствами, имеющими норматированные метрологические свойства, и от их выбора существенно зависят результаты проводимых наладочных работ.
   Различают следующие средства измерений: меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки и системы.
   Средства измерений классифицируют по следующим основным признакам.
   По роду измеряемых величин или параметров — для измерения температуры, количества и расхода вещества, давления и разрежения, частоты вращения и др.
   По точности — классы точности и соответствующие им предельно допустимые значения основной погрешности выбираются из ряда: (1; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0;) • 10ⁿ, где n = 0 или целому отрицательному числу. Из этого ряда исключаются классы 5,0 и 6,0. Класс 2,0 применяют для счетчиков электрической энергии.
   Для приборов, у которых основная погрешность выше 4,0, класс не устанавливается, и прибор характеризуется предельным значением основной погрешности.
   По принципу действия — механические, электрические, пневматические и др.
   По метрологическому назначению — эталонные, образцовые, технические (рабочие).
   По способу образования показаний — показывающие и регистрирующие. Показывающие приборы, в свою очередь, делят на аналоговые (их показания являются непрерывной функцией значения измеряемой величины) и цифровые (их показания представлены в цифровой форме). Различают регистрирующие приборы, самопишущие и печатающие.
   По числу контролируемых величин.