Е-21 Класифікація машин і апаратів за ступенем захисту

Класифікація машин і апаратів за ступенем захисту

1.Електричні апарати

2.Класифікація електричних апаратів

3.Класифікація електричних установок

4.Вимоги до електричних апаратів

1.   Електричний апарат — це електротехнічний пристрій, що використовується для включення і відключення електричних ланцюгів, контролю, виміру, захисту, керування і регулювання установок, призначених для передачі, перетворення, розподілу й споживання електроенергії

   Поняття «електричний апарат» дуже широке, тому що в нього входять різні побутові й промислові пристрої і установки.

   У цих лекціях розглядаються основи теорії, принципи дії, конструкції і експлуатаційні характеристики апаратів, що застосовуються в електричних системах, у схемах електропостачання промислових підприємств і автоматизації виробничих процесів.

   Електротехнічний пристрій – це промисловий виріб, призначений для виконання певної функції при вирішенні комплексного завдання: виробництва, розподілу, контролю, перетворення і використання електричної енергії.

   Електрична установка – сукупність машин, апаратів, ліній і допоміжного устаткування (разом зі спорудами і приміщеннями, в який вони встановлені), призначені для виробництва, трансформації, передачі, розподілу електроенергії чи перетворення електроенергії в інший вид енергії.

2. Класифікація електричних апаратів

   Велика кількість різновидів апаратів і виконуваних ними функцій, а також сполучення в одному апараті декількох функцій не дозволяє строго класифікувати їх за однією ознакою. Тому розрізняють такі класифікації:

I. Класифікація за призначенням

II. Класифікація за напругою

III. Класифікація за родом струму

IV. Класифікація за типом захисту від попадання в електричні апарати сторонніх тіл і захисту персоналу від дотику зі струмоведучими й рухомими частинами, а також від попадання вологи.

V. Класифікація за роботою у певних кліматичних умовах і за категорією розміщення

VI. Класифікація за областю використання; за принципом, що використовується в апараті, конструктивним особливостям і ін.

 І. Основною є класифікація за призначенням.

    Залежно від призначення апарати можна розділити на такі великі групи.

1. Комутаційні апарати розподільних пристроїв. Ці апарати служать для вмикання і вимикання електричних кіл. До них відносяться рубильники, пакетні вимикачі, вимикачі навантаження, вимикачі високої напруги, роз'єднувачі, від’єднувачі, короткозамикачі, автоматичні вимикачі, запобіжники. Характерним для цієї групи є відносно рідке їхнє вмикання і вимикання, хоча можуть бути випадки, коли апарат досить часто виконує такі операції (наприклад, вимикач високої напруги, що живить електричні печі)

2. Обмежуючі апарати. Ці апарати призначені для обмеження струмів короткого замикання (реактори) і перенапруги (розрядники). Режими роботи короткого замикання і перенапруги є нечастими, тому ці апарати мало зазнають великих перевантажень.

3. Пускорегулюючі апарати, призначені для пуску, регулювання частоти обертання, напруги і струму електричних машин або для пуску й регулювання будь-якого іншого споживача електричної енергії. До цієї групи відносяться контролери, командоконтролери, контактори, пускачі, резистори і реостати. Для цієї групи характерні часті вмикання і вимикання. У сучасних приводах кількість вмикань і вимикань за годину досягає 3600.

4. Контролюючі апарати. Основною функцією цих апаратів є контроль заданих електричних чи неелектричних параметрів. До цієї групи відносяться реле і датчики. Якщо при повільній зміні вхідної (контрольованої) величини вихідний сигнал апарата змінюється стрибком, то ми маємо справу з реле. Вихідний сигнал звичайно впливає на схему автоматики. Датчик перетворює безперервну зміну вхідної величини на зміну якої-небудь електричної величини, що є вихідною. Датчики можуть контролювати як електричні, так і неелектричні величини. Датчики роблять повільне перетворення величин, хоча можлива і стрибкоподібна зміна вихідного сигналу при повільній зміні вхідного (реле-датчики).

5. Апарати для вимірів. Ці апарати ізолюють кола первинної комутації (головного струму) від кіл вимірювальних і захисних приладів. Вони перетворюють вимірювану величину до стандартного значення, зручного для вимірювань. До них відносяться трансформатори струму, трансформатори напруги, конденсаторні розподільники напруги.

6. Регулюючі апарати призначені для регулювання заданого параметра за наперед заданим законом. Зокрема, регулятори призначені для підтримки на незмінному рівні напруги, струму, температури, частоти обертання та інших величин.

У даному курсі електричні регулятори не розглядаються, тому що принцип їхньої дії і характеристики тісно пов'язані з теорією автоматичного регулювання, що тут не викладається.

II. Класифікація за напругою:

1) ЕА низької напруги до 1000 В (660 В включно)

2) ЕА високої напруги (більше 1000 В).

III. Класифікація за родом струму :

1) ЕА постійного струму.

2) ЕА змінного струму промислової частоти.

3) ЕА змінного струму підвищеної частоти.

IV. Класифікація за родом захисту від попадання в електричні апарати сторонніх тіл і захисту персоналу від дотику зі струмоведучими і рухливими частинами, а також від попадання вологи.

   Для захисту персоналу від стикання зі струмоведучими чи рухомими частинами і захисту апарата від попадання в нього сторонніх тіл установлюють спеціальні оболонки.

    Захисні властивості оболонки позначаються буквами IP і двома цифрами. Перша цифра позначає ступінь захисту від дотику персоналу до небезпечних деталей апарата, друга характеризує захист від попадання рідини всередину апарата.

    Ступінь захисту виражається умовними буквено-цифровими позначеннями, що прийняті в усьому світі.

IP – міжнародний ступінь захисту,

XX – захист від влучення твердих тіл і вологи.

IP X X

Захист від пилу Захист від вологи

1) Захист від пилу (перший знак X):

Якщо перша цифра 0 – то захист відсутній.

Якщо 1 , то передбачений захист від навмисного доступу, від попадання великих тіл діаметром не менше 52,5 мм ∅ ≥ 52,5 мм (долоня).

Якщо 2 , то передбаченй захист від попадання сторонніх тіл ∅ ≥ 12,5 мм і довжиною 80 мм (палець).

Якщо 3 , то передбачений захист від навмисного доступу тіла діаметром ∅ ≥ 2,5 мм (захист від інструмента).

Якщо 4 , то передбачений захист від навмисного доступу тіла діаметром ∅ ≥ 0,1 мм (дріт).

Якщо 5 , то передбачений повний захист персоналу, захист від попадання пилу.

Якщо 6 –, то передбачений повний захист персоналу, захист від попадання пилу.

2) Захист від вологи (другий знак X):

Якщо друга цифра 0 – то захист відсутній.

Якщо 1 , то передбачений захист від крапель сконденсованої води.

Якщо 2 , то передбачений захист від крапель.

Якщо 3 , то передбачений захист від дощу (від крапель, що падають вертикально під кутом у 60°).

Якщо 4 , то передбачений захист від бризів будь-якого напрямку.

Якщо 5 , то передбачений захист від струменів води.

Якщо 6 , то передбачений захист від впливів води, характерних для палуби корабля (хвилі).

Якщо 7 , то передбачений захист від занурення у воду.

Якщо 8, то передбачений захист від тривалого занурення у воду під тиском (глибоководний електричний апарат).

Наприклад:

IP00 – відкрите виконання

IP20 – захищене виконання

IP44 – бризозахисне виконання

IP54 – пилозахисне виконання

IP66 – морське виконання

IP67 – герметичне виконання

V. Класифікація за роботою у певних кліматичних умовах і за категорією розміщення. За ДСТ 15150-69.

Установлено п'ять категорій за розміщенням електричних апаратів:

1) Електричні апарати, призначені для роботи на відкритому повітрі.

2) Електричні апарати, призначені для роботи на відкритому повітрі під навісом, у наметі, механічному кожусі.

3) Електричні апарати, призначені для роботи в закритому приміщенні без опалення (трансформаторні підстанції).

4) Електричні апарати, призначені для роботи в закритих приміщеннях з опаленням.

5) Електричні апарати, призначені для роботи в приміщеннях з підвищеною вологістю або для роботи в ґрунті (шахти, підвали).

ДСТ 15543-70 конкретизує попередній ДСТ у частині класифікації електричних апаратів у певних кліматичних умовах, що характеризуються зміною в температурі і вологості повітря, а також межами їхньої зміни в часі у визначеній кліматичній зоні.

Установлено такі кліматичні зони:

Російське латинське

1) Зони помірного клімату У N

2) Зони помірного і холодного клімату УХЛ NF

3) Зони тропічно-вологого клімату ТВ TH

4) Зони тропічно-сухого клімату ТС TA

5) Зони тропічного клімату Т T

6) Для всіх кліматичних районів

на суші і на морі О U

   Приклад: Маркірування магнітного пускача: ПМА-6122У22Б. Судячи з У2 можна сказати, що: У - даний апарат призначений для роботи в країнах з помірним кліматом при значеннях температури від -40° до +40° при середньомісячній вологості повітря 80% при 20%; 2 - у приміщеннях, що мають вільний доступ зовнішнього повітря.

VI. Класифікація апаратів за принципом дії, родом струму, часом дії, конструктивним особливостям буде розглянута у лекціях, присвячених будові і характеристикам апаратів.

3.Класифікація електричних установок

   Кліматичні особливості роботи електричних апаратів треба співвідносити з категоріями електричних установок.

1. Відкриті чи зовнішні електричні установки – це електричні установки на відкритому повітрі захищені навісом і сітчастим загородженням.

2. Закриті чи внутрішні електричні установки – електричні установки, що знаходяться у закритому приміщенні.

Приміщення бувають:

а) сухі, де відносна вологість не перевищує 60% при 20⁰С. Такі приміщення називаються нормальними при відсутності в них умов, характерних для приміщень жарких, курних, з хімічно небезпечним середовищем чи вибухонебезпечних;

б) вологі приміщення, в яких пари і конденсована волога виділяється лише тимчасово з вологістю не більше 75%.

в) сирі приміщення, в яких відносна вологість тривалий час перевищує 75%;

г) особливо сирі приміщення, де вологість близька до 100%, стеля і стіни вкриті вологою;

д) жаркі приміщення, де температура тривалий час перевищує +30°;

е) курні приміщення, де пил, що виділяється, попадає усередину електричних апаратів і електричних машин. Вони підрозділяються на :

• із провідним пилом;

• з непровідним пилом.

ж) приміщення з хімічно активним середовищем, що містять пари або відкладення, що утворилися, що руйнують ізоляцію і струмозахисні частини.

Залежно від сукупності цих факторів приміщення підрозділяються на: приміщення з підвищеною небезпекою і особливо небезпечні приміщення.

Приміщення з підвищеною небезпекою – це приміщення, де наявні такі умови:

а) вогкість і провідний пил,

б) струмопровідна підлога,

в) висока температура,

г) можливість одночасного зіткнення з металевими корпусами і з заземленими металевими конструкціями.

Особливо небезпечні приміщення – це такі, де наявні такі умови:

а) особлива вогкість.

б) хімічно активне середовище.

в) одночасна наявність двох і більш умов з підвищеною небезпекою.

4. Вимоги до електричних апаратів

   Перш ніж перейти до розгляду вимог до електричних апаратів, визначимо режими роботи електротехнічних пристроїв. Можна виділити:

Номінальний режим роботи – це такий режим, коли елемент електричного кола працює при значеннях струму, напруги, потужності, зазначених у технічному паспорті, що відповідає найвигіднішим умовам роботи з погляду економічності й надійності (довговічності).

Нормальний режим роботи – режим, коли апарат експлуатується при параметрах режиму, що незначно відрізняються від номінального.

Аварійний режим роботи – це такий режим, коли параметри струму, напруги, потужності перевищують номінальний у два й більше рази. У цьому випадку об'єкт повинен бути відключений.

Тепер перейдемо до вимог до електричних апаратів (ЕА).

Вимоги до електричних апаратів дуже різноманітні і залежать від:

а) призначення апарата;

б) умов експлуатації;

в) нНеобхідної надійності електричних апаратів.

Для всіх апаратів існують загальні вимоги, яким вони повинні задовольняти.

1. а) Апарати, включені в коло послідовно (вимикачі, автомати, контактори), обтікаються струмом цього кола. При номінальному режимі температура струмоведучих елементів апарата не повинна перевищувати значень, рекомендованих відповідними стандартами.

б) При короткому замиканні струмоведуче коло апарата зазнає значних термічних і динамічних перевантажень, які викликані великим струмом. Ці перевантаження не повинні викликати залишкових явищ, що заважають подальшій нормальній роботі апарата.

2. а) Апарати, призначені для частого вмикання і вимикання номінального струму навантаження, повинні мати високу механічну й електричну зносостійкість.

б) Апарати, які за умовами роботи можуть вмикати і вимикати струми короткого замикання, повинні мати контакти, розраховані на цей режим роботи

3. Ізоляція електричних апаратів повинна розраховуватися з умов можливих перевантажень, які можуть бути при роботі установки, з деяким запасом, що враховує погіршення властивостей ізоляції при експлуатації внаслідок осадження пилу, бруду й вологи.

4. До кожного апарата висувається ряд специфічних вимог, зумовлених його призначенням. Так, вимикач високої напруги повинен вимикати струм короткого замикання за малий час (0,04—0,06 с). Трансформатор струму повинен давати струмову й кутову похибки, що не перевищують певного значення. Контактор повинен мати високу механічну й електричну зносостійкість.

5. У зв'язку із широкою автоматизацією виробничих процесів, застосуванням складних схем автоматики збільшується кількість апаратів, які беруть участь у роботі, і, отже, підвищуються вимоги до надійності апаратів.

Надійність – основний якісний показник для основних електричних апаратів, обумовлений надійністю вузлів. Включає три поняття:

1) безвідмовність – властивість безупинна зберігати працездатність;

2) довговічність – властивість тривалий час зберігати працездатність – сума інтервалів часу безвідмовної роботи;

3) ремонтоздатність – здатність до відновлення працездатності.

Відмовлення – стан електричного апарата, коли одна чи група характеристик виходять за визначені межі й апарат утрачає працездатність.

6. Усі без винятку апарати повинні мати малу масу, вартість, габарити. На їх установку й обслуговування повинно витрачатися небагато часу. Апарати повинні мати конструкцію, що дозволяє широко впроваджувати автоматизацію виробничих процесів при їх виготовленні.

Домашнє завдання: опрацювати матеріал, коротко законспектувати , переглянути відеофрагмент