Для подачи электрической энергии от электрической сети к светильнику используются
Обновлено: 28.04.2024
Урок 2
Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии
Тема урока. Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии.
Тип урока: комбинированный.
Цели урока: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с типами электрических сетей, приёмниками электрической энергии, устройствами для накопления энергии; научить обучающихся собирать электрические цепи по электрической схеме.
Технологии в энергетике
§2. Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии
Электрическая сеть — совокупность линий электропередачи и специального электрооборудования, предназначенная для передачи и распределения электроэнергии.
Различают следующие типы электрических сетей:
— магистральная, связывающая отдельные регионы и страны;
— региональная, обслуживающая большие города, районы, крупные предприятия и др.;
— районная, питающая электроэнергией районные города, отдельные посёлки, транспортные узлы;
— внутренняя, распределяющая электроэнергию на небольшом пространстве: в городских кварталах, на небольших предприятиях;
— электропроводка — сеть низшего уровня, питающая электроэнергией отдельные здания, цехи предприятий, помещения различного назначения.
Приёмник электрической энергии — это устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для её использования. На рисунке 5 показаны приёмники электрической энергии бытового назначения.
Рис. 5. Бытовые приёмники энергии:а — мобильный телефон; б — планшетный компьютер; в — телевизор; г — музыкальный центр; д — видеоплеер; е — электрическая плита; ж — светильник; з — утюг; и — посудомоечная машина; к — персональный компьютер
Для переносных приёмников электроэнергии требуются автономные (независимые от электрической сети) источники энергии. Такими устройствами с накопленной электроэнергией являются гальванические элементы (батарейки), названные по имени изобретателя Луиджи Гальвани, и аккумуляторы (рис. 6).
Рис. 6. Гальванические элементы (а) и аккумуляторы (б):1 — для ноутбука; 2 — для зарядки смартфонов и планшетов; 3 — для телефона; 4 — автомобильный
Гальванические элементы служат определённое время и затем теряют свою энергию — разряжаются и далее не используются.
Аккумуляторы как источники многоразового действия после разрядки подключают к зарядным устройствам для накопления энергии и применяют повторно.
Батарейки и аккумуляторы используют в фонарях, телефонах, часах, калькуляторах, аудиосистемах, компьютерах, игрушках, радиоприёмниках, пультах дистанционного управления, для запуска двигателей машин и др.
Область техники, связанную с получением, распределением, преобразованием и использованием электрической энергии, называют электротехникой.
Электрическая цепь — соединённые проводами источники и приёмники электрической энергии, а также другие электротехнические устройства (электроизмерительные приборы, выключатели, розетки, вилки, предохранители и др.).
Электрические проводники — материалы, проводящие электрический ток: металлы и сплавы (алюминий, медь, сталь, латунь и др.), жидкости (вода, спирт и др.).
Диэлектрики (изоляторы) — материалы, не пропускающие электрический ток: стекло, пластмассы, фарфор, бетон, сухая древесина и др.
Электрическая схема — это изображение электрической цепи с помощью условных обозначений (табл. 1).
Чаще всего применяют два типа электрических схем: принципиальную, представляющую собой графическое изображение элементов в виде условных знаков (рис. 7, а), и монтажную, показывающую реальное расположение элементов относительно друг друга (рис. 7, б).
Рис. 7. Электрические схемы: а — принципиальная; б — монтажнаяТаблица 1
Условные обозначения некоторых элементов электрических схем
| № п/п | Название | Обозначение |
| 1 | Провод | |
| 2 | Соединение проводов | |
| 3 | Пересечение проводов без соединения | |
| 4 | Гальванический элемент | |
| 5 | Батарея гальванических элементов | |
| 6 | Выключатель | |
| 7 | Выключатель кнопочный | |
| 8 | Предохранитель | |
| 9 | Лампа | |
| 10 | Динамик (громкоговоритель) | |
| 11 | Микрофон | |
| 12 | Электродвигатель | |
| 13 | Геркон (магнитоуправляемый контакт) | |
| 14 | Фоторезистор (светочувствительный резистор) | |
| 15 | Светодиод | |
| 16 | Реостат (переменный резистор) | |
| 17 | Сенсорная пластина (сенсор) |
Правила безопасной работы
1. Для сборки электрических схем использовать гальванические элементы с напряжением 1,5—9 В.
2. При монтаже электрической цепи па столе, кроме учебного конструктора, не должно находиться посторонних предметов.
3. Источники питания включать только после проверки учителем собранной учащимся электрической цепи.
4. Бережно обращаться с деталями электротехнического конструктора.
Практическая работа № 1
Подготовка к образовательному путешествию (экскурсии)
2. Выберите маршрут и составьте в рабочей тетради перечень того, на что надо обратить внимание при исследовании работы выбранного предприятия: вид производственного помещения и используемого энергетического оборудования, применяемые технологии, профессии специалистов, работающих на данном предприятии, и др.
Практическая работа № 2
Сборка простых электрических цепей
1. C помощью учебного электротехнического конструктора соберите электрические цепи последовательного и параллельного соединения лампы и электродвигателя с вентилятором, схемы которых показаны на рисунке 8.
Рис. 8. Соединение лампы и электродвигателя: а — последовательное; б — параллельное2. Замкните выключатель — лампа загорится, а вентилятор начнёт вращаться. При размыкании выключателя лампа погаснет, а вентилятор остановится.
3. Выполнив модификацию одной из схем, показанных на рисунке 8, соберите с помощью конструктора электрическую цепь, в которой лампу и электродвигатель можно будет включать и выключать независимо друг от друга. Решите задачу, рассмотрев возможные альтернативные варианты схем.
Практическая работа № 3
Сборка разветвлённой электрической цепи
1. С помощью учебного электротехнического конструктора соберите электрическую цепь, содержащую лампу, электродвигатель с вентилятором и геркон (рис. 9).
Рис. 9. Схемы электрических цепей (для практической работы № 3): а — принципиальная; б — монтажнаяПримечание: геркон (герметичный контакт) проводит электрический ток, если к нему приложить магнит.
2. Замкните выключатель — лампа загорится, а вентилятор начнёт вращаться только тогда, когда к геркону будет приложен магнит.
3. Выполнив модификацию схемы, показанной на рисунке 9, соберите с помощью конструктора электрическую цепь, в которой и лампа, и электродвигатель будут включаться только при замыкании контакта в герконе. Решите задачу, рассмотрев возможные альтернативные варианты схем.
Запоминаем опорные понятия
Электрическая сеть, приёмник электрической энергии, гальванический элемент, аккумулятор, электротехника, электрическая цепь, электрическая схема (принципиальная, монтажная), электрический проводник, диэлектрик.
Проверяем свои знания
1. В чём различие между магистральной и внутренней электрическими сетями?
Выполнение электрических осветительных сетей
Для распределения электроэнергии электрическая осветительная сеть выполняется в виде электропроводки с установкой аппаратов автоматической защиты и коммутации.
Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплением, поддерживающими, защитными конструкциями и деталями. Это определение согласно «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) распространяется на все виды электропроводок (силовых, осветительных и вторичных цепей) напряжением до 1 кВ переменного и постоянного тока. Электропроводка может быть выполнена внутри зданий и сооружений, на наружных стенах, территориях предприятий, учреждений, микрорайонов, дворов, приусадебных участков, на строительных площадках с применением изолированных установочных проводов всех сечений, а также небронированных силовых кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в металлической, резиновой или пластмассовой оболочке с сечением фазных жил до 16мм 2 . (При сечении более 16 мм 2 —кабельные и воздушные линии).
Для выполнения осветительной сети в зависимости от её назначения и особенностей выполнения могут быть использованы различные виды электропроводок и различные элементы, входящие в её состав.
Открытой электропроводкой называется проводка, проложенная по поверхности стен, потолков, по фермам и другим строительным элементам зданий и сооружений, по опорам и т. п.
Скрытой электропроводкой называется проводка, проложенная внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях, за непроходными подвесными потолками и т.д.).
Наружной электропроводкой называется электропроводка, проложенная по наружным стенам зданий и сооружений, под навесами и т. п., а также между зданиями на опорах (не более четырех пролетов длиной до 25 м каждый) вне улиц, дорог и т. п. Наружная электропроводка может быть открытой и скрытой.
Струной как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока, натянутая вплотную к поверхности стены, потолка и т. п„ предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.
Полосой как несущим элементом электропроводки называется металлическая полоса, закрепленная вплотную к поверхности стены, потолка и т. п., предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.
Тросом как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока или стальной канат, натянутые в воздухе и предназначенные для подвески к ним проводов, кабелей или их пучков.
Коробом называется закрытая полая конструкция прямоугольного или другого сечения, предназначенная для прокладки в ней проводов и кабелей. Короб служит защитой от механических повреждений проложенных в нем проводов и кабелей.
Лотком называется открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней проводов и кабелей. Лоток не является защитой от внешних механических повреждений, проложенных на нем проводов и кабелей. Лотки изготовливаются из несгораемых материалов.
Согласно требованиям ПУЭ коэффициент спроса (одновременности) для расчета групповой сети освещения здания и всех звеньев сети аварийного освещения следует принимать равным 1,0. Групповые линии сетей внутреннего освещения должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями на рабочий ток не более 25 А.
Групповые линии, питающие газоразрядные лампы единичной мощностью 125 Вт и более, лампы накаливания до 42 В любой мощности и лампы накаливания напряжением выше 42 В единичной мощностью 500 Вт и более допускается защищать плавкими предохранителями или автоматическими выключателями на ток до 63 А. При этом ответвления от этих линий длиной до 3 м при любом способе прокладки и любой длины при прокладке в стальных трубах допускается не защищать аппаратами защиты.
Каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, натриевых. В это число включаются также розетки.
Для групповых линий, питающих световые карнизы, панели и т. п., а также светильники с люминесцентными лампами, допускается присоединять до 50 ламп на фазу. Для линий, питающих многоламповые люстры, число ламп на фазу не ограничивается.
В жилых и общественных зданиях на однофазные группы освещения лестниц, этажных коридоров, холлов, технических подполий и чердаков допускается присоединять до 60 ламп накаливания, каждая из которых должна быть мощностью до 60 Вт.
В групповых линиях, питающих лампы мощностью 10 кВт и более, на каждую фазу должно присоединяться не более одной лампы.
Люминесцентные лампы должны применяться с пускорегулирующими аппаратами (ПРА), обеспечивающими индивидуальную компенсацию реактивной мощности до значения коэффициента мощности (cos j) не ниже 0.9. Для ламп ДРЛ, ДРИ и натриевых применима как групповая, так и индивидуальная компенсация реактивной мощности.
В осветительных сетях с газоразрядными лампами должны быть предусмотрены устройства для подавления радиопомех в соответствии с действующими положениями Министерства связи.
Питание светильника местного освещения без понизительного трансформатора допускается осуществлять при помощи ответвления от главных электрических цепей механизма или станка, обслуживаемого этим светильником. При этом, если номинальный ток плавкой вставки или расцепителя аппарата защиты главных цепей составляет не более 25 А, установка отдельного аппарата защиты для осветительной цепи необязательна.
Трансформаторы, питающие светильники напряжением 42 В н ниже, должны быть защищены со стороны высшего напряжения аппаратами защиты с номинальным током, по возможности близким к номинальному току трансформатора. Защита должна быть предусмотрена также на линиях, отходящих со стороны низшего напряжения. Если трансформаторы питаются отдельными групповыми линиями, то при питании одной линией не более трех трансформаторов установка аппаратов защиты со стороны высшего напряжения каждого трансформатора необязательна.
Сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и групповых сетей с лампами люминесцентными, ДРЛ, ДРИ и натриевыми должно выбираться:
§ Для участков сети, по которым проходит ток от ламп с компенсированными пускорегулировочными аппаратами, — по рабочему току наиболее нагруженной фазы. При этом для линий со смешанной нагрузкой (лампы накаливания и газоразрядные лампы) необходимое сечение нулевых рабочих проводников следует определять из суммы 90 % рабочего тока газоразрядных ламп и 30 % тока ламп накаливания для той фазы, в которой эта сумма имеет наибольшее значение.
§ Для участков сети, по которым проходит ток от ламп с некомпенсированными пускорегулировочными аппаратами,— близким к 50 %сечения фазного провода. Электропроводка к светильникам местного освещения напряжением выше 42 В должна выполняться в пределах рабочего места в трубах или в гибких металлорукавах.
На рис.4.1 приведена типовая схема электропитания осветительной сети переменного тока от трансформаторной подстанции с первичным напряжением 6 или 10 кВ и вторичным – 380/220 В.
Ввод в помещение осуществляется наружной магистральной линией напряжением
380/220 В, которая может быть воздушной или кабельной.
К вводному щиту помещения подключены по внутренним магистральным линиям (МЛ) осветительные и силовые щиты. В щитах устанавливают защитную и коммутирующую аппаратуру, в качестве которой используют автоматические выключатели, оснащённые соответствующими расцепителями, или комплекты предохранителей с выключателями.
Рис.4.1. Схема электропитания осветительного щита.
В помещениях опасных и особо опасных по условиям электробезопасности при применении напряжения 380/220 В светильники должны устанавливаться на высоте не менее 2,5 м и их конструкция должна исключать доступ к лампам без специального инструмента. При невозможности выполнения этих требований необходимо применять напряжение не более 42 В.
Однофазные группы светильников рекомендуется применять для небольших помещений с малым числом светильников небольшой мощности. В остальных случаях общее освещение выполняют трёхфазным с однофазными ответвлениями к отдельным группам светильников или в отдельные небольшие помещения.
Рекомендуется, чтобы в каждой однофазной группе было не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и розеток, или не более 75 люминесцентных ламп мощностью до 40 Вт или 60 ламп мощностью до 80 Вт включительно. Длина четырёх проводной группы, как правило, не должна превышать 80 м, трёх проводной – 60 м и двухпроводной – 35 м.
Выбор марки провода для проводки осветительной сети определяется условиями окружающей среды, назначением помещения, электро – и пожаробезопасностью, удобством монтажа и эстетическими требованиями. Способ прокладки должен обеспечивать надежность, долговечность, пожарную безопасность, экономичность и по возможности заменяемость проводов.
Открытые электропроводки должны прокладываться в местах, где исключена возможность их механических повреждений. Открытая прокладка незащищенных изолированных проводов со сгораемой изоляцией запрещена. Нельзя применять плоские провода во взрывоопасных помещениях и с химически агрессивной средой, по сгораемым основаниям, для зарядки подвесных светильников, в зрительных залах, клубах, на чердаках и при открытой прокладке. При скрытой прокладке плоских проводов под штукатуркой запрещается заделка проводов растворами, содержащими поташ, милонаф и другие вещества, которые могут разрушать изоляцию.
В общественных, административных, бытовых, лабораторных помещениях, как правило, используют скрытые электропроводки. В производственных и вспомогательных помещениях следует преимущественно применять открытую проводку, выполненную на тросах или тросовыми проводами, кабелями, шнурами и изолированными проводами с размещением на изоляторах, в лотках, коробах, трубах.
Сечения проводов и кабелей выбирают исходя из механической прочности, тока нагрузки и потери напряжения.
В процессе монтажа и эксплуатации электрические провода и кабели испытывают механические нагрузки, которые могут привести к обрыву токоведущих жил. Чтобы этого не произошло, ПУЭ ограничивает минимальное сечение проводов в зависимости от способов прокладки и материала токоведущих жил. Например, согласно ПУЭ в общем случае сечение жил проводов и кабелей, используемых для внутренней электропроводки, должно быть не менее 2,5 мм 2 для алюминиевых жил и 1 мм 2 для медных, а при прокладке на изоляторах — соответственно 4 мм 2 и 1,5 мм 2 .
Схемы электрических сетей до 1000 В
Регулируемый электропривод технологических механизмов и двигатели станков с повышенной скоростью вращения получают питание от преобразовательных установок. Режимы их работы различны и определяются режимом механизма. Преобразовательные установки на промышленных предприятиях служат для питания электроприемников, механизмов и установок, которые изза особенностей технологических режимов должны работать либо на постоянном, либо на переменном токе с частотой, отличной от 50 Гц.
Преобразователями тока служат двигатели-генераторы, ртутные и полупроводниковые выпрямители, питающиеся от трехфазных сетей переменного тока промышленной частоты на напряжениях до 110 кВ.
К электротехнологическим установкам относятся электронагревательные и электролизные установки, установки электрохимической, электроискровой и ультразвуковой обработки металлов, электромагнитные установки (сепараторы, муфты), электросварочное оборудование.
Электронагревательные установки объединяют электрические печи и электротермические установки, которые по способу превращения электроэнергии в тепловую разделяются на печи сопротивления, индукционные печи и установки, дуговые электрические печи, печи конденсаторного нагрева. Печи сопротивления получают питание от трехфазных сетей переменного тока частотой 50 Гц, в основном на напряжении 380/220 В.
Индукционные плавильные печи выпускаются со стальным сердечником и без него, мощностью до 4500 кВ· А. Питание индукционных печей и установок закалки и нагрева осуществляется от трехфазных сетей переменного тока частотой 50 Гц, на напряжении 380/220 В и выше в зависимости от мощности. Перечисленные печи и установки индукционного нагрева относятся к приемникам второй категории надежности.
Электросварочное оборудование питается напряжением 380 или 220 В переменного тока промышленной частоты. Мощности электросварочного оборудования в зависимости от его типа могут быть от 100 В · А до 1О МВ· А. Дуговая электросварка на переменном токе выполняется с помощью одно- или трехфазных сварочных трансформаторов или машинных преобразователей. На постоянном токе применяются сварочные двигатель-генераторы. Для контактной сварки - одно- или трехфазные сварочные установки.
Электросварочное оборудование работает в повторно-кратковременном режиме. Однофазные сварочные приемники (трансформаторы и установки) дают неравномерную нагрузку по фазам трехфазной питающей сети. Коэффициент их мощности колеблется в пределах 0,3 . 0,7. Сварочные установки по степени надежности относятся ко второй категории.
Электрические осветительные установки являются в основном однофазными приемниками. Лампы светильников имеют мощности от десятков ватт до нескольких киловатт и питаются напряжением до 380 В. Светильники общего освещения (с лампами накаливания или газоразрядными) питаются преимущественно от сетей 220 или 380 В. Светильники местного освещения с лампами накаливания на 12 и 36 В питаются через понижающие однофазные трансформаторы. Равномерная загрузка фаз трехфазной сети достигается путем группировки светильников по фазам. Характер нагрузки продолжительный.
Электроосветительные установки относятся ко второй категории надежности. В тех случаях, когда отключение освещения угрожает безопасности людей или недопустимо по условиям технологического процесса, предусматриваются системы аварийного освещения. Лампы ДРЛ, для которых характерно длительное зажигание в таких системах не применяются.
Схемы электрических сетей
Схемы электрических сетей до 1000 В
Схема силовой сети определяется технологическим процессом производства, категорией надежности электроснабжения, взаимным расположением ТП или ввода питания и электроприемников, их единичной установленной мощностью и размещением. Схема должна быть проста, безопасна и удобна в эксплуатации, экономична, должна удовлетворять характеристике окружающей среды, обеспечивать применение индустриальных методов монтажа.
Схемы сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными –с односторонним или двусторонним питанием.
При радиальной схеме (рис. 6.1.) энергия от отдельного узла питания (ТП) поступает к одному достаточно мощному потребителю или к группе электроприемников. Радиальные схемы выполняют одноступенчатыми, когда приемники питаются непосредственно от ТП, и двухступенчатыми, когда они подключаются к промежуточному распределительному пункту (РП).
Рис. 6.1. Радиальная схема питания:
1- распределительный щит; 2 - силовой распределительный nункт (РП);
3 - электроприемник; 4 - щит освещения; 5 - кабельная линия
Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении приемников, а также для питания приемников во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях. Выполняются радиальные схемы кабелями или проводами в трубах или коробах (лотках).
Достоинства радиальных схем заключаются в высокой надежности (авария на одной линии не влияет на работу приемников, получающих питание по другой линии) и удобстве автоматизации.
Недостатками радиальных схем являются: малая экономичность из-за значительного расхода проводникового материала; необходимость в дополнительных площадях для размещения силовых РП; ограниченная гибкость сети при перемещениях технологических механизмов, связанных с изменением технологического процесса.
При магистральных схемах Приемники подключаются к любой точке линии (магистрали). Магистрали могут присоединяться к распределительным щитам подстанции или к силовым РП. Магистральные схемы с распределительными шинопроводами (рис. 6.2) применяются при питании приемников одной технологической линии или при равномерно распределенных по площади цеха приемниках.
Рис. 6.2. Магистральная схема с распределительным шинопроводом:
1 - комплектная трансформаторная подстанция (КТП);
2- распределительный шинопровод; 3 - нагрузка
Схемы выполняются с применением шинопроводов, кабелей и проводов.
Достоинствами магистральных схем являются: упрощение щитов подстанции; высокая гибкость сети, дающая возможность перемешать технологическое оборудование без переделки сети; использование унифицированных элементов, позволяющих вести монтаж индустриальными методами.
Магистральная схема менее надежна, чем радиальная, так как при исчезновении напряжения на магистрали все подключенные к ней потребители теряют питание.
Для повышения надежности питания электропитания приемников по магистральным линиям применяют двухстороннее питание.
Схемы сетей электрического освещения
Система рабочего освещения создает нормальное освещение всего помещения и рабочих поверхностей. В такую систему входят светильники общего и местного освещения.
Аварийное освещение обеспечивает освещенность для продолжения работы или остановки технологического процесса и для эвакуации людей при отключении рабочего освещения.
Групповые линии одного помещения должны получать питание так, чтобы при погасании части ламп одних групп оставшиеся в работе группы обеспечивали минимальную освещенность до ликвидации аварии.
Расчет электрических нагрузок
Определение электрических нагрузок
Основой рационального решения комплекса технико-экономических вопросов электроснабжения является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. От этого зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы.
Исходными данными для расчета электрических нагрузок являются установленная мощность электроприемников и характер изменения нагрузки. Под установленной мощностью (Ру) групп потребителей понимают суммарную паспортную мощность всех электроприемников. Например, установленная мощность башенного крана равна сумме номинальных мощностей всех его электродвигателей.
В результате расчета определяется максимальная (расчетная) нагрузка, которая служит основой для выбора сечения токоведущих частей, потерь мощности и напряжения в сетях, выбора мощности трансформаторов и компенсирующих устройств.
Для каждой группы электроприемников существует некоторое определенное соотношение между величинами расчетной (Рр) и установленной мощности. Это соотношение называется коэффициентом спроса:
. (6.1)
Зная установленную мощность и коэффициент спроса данной группы потребителей, можно определить расчетную мощность:
Расчетную реактивную мощность (Qp) определяют по формуле
,
Полная расчетная мощность силовой нагрузки определяются как
К расчетной силовой нагрузке необходимо прибавить мощность на освещение. Расчеты удобно вести в табличной форме (табл.6.1).
Таблица Определение расчетной нагрузки
Компенсация реактивной мощности. Потеря электроэнергии при передаче по проводам трехфазной линии определяются формулой
,
Формула показывает, что потери при передачи некоторой мощности Р обратно пропорциональны квадрату напряжения, при котором производится передача, и квадрату коэффициента мощности.
Отсюда следует, что для снижения потерь электроэнергии надо использовать более высокие напряжения, стремиться к сокращению протяженности сетей до 1000 В, применять меры по повышению коэффициента мощности.
На значении коэффициента мощности электроустановки отрицательно сказывается наличии малозагруженных электродвигателей и трансформаторов. Поэтому в первую очередь проводятся мероприятия организационного порядка, направленные на то, чтобы естественный коэффициент мощности достиг максимального значения. Если этих мер недостаточно, то применяют батареи конденсаторов, синхронные двигатели.
Методика расчет величины и места расположения конденсаторов сложна, но в приближенных расчетах значение емкости (квар) определяют по формуле:
,
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК
Классификация электрических сетей
Электрические сети служат для передачи и распределения электрической энергии. Они подразделяются на воздушные линии, кабельные линии и электропроводки.
Воздушные линии прокладываются на открытом воздухе и состоят из изолированных или неизолированных проводов, прикрепленных линейной арматурой к опорам, изоляторам или кронштейнам, к стенам зданий и инженерным сооружениям.
Кабельные линии прокладываются преимущественно под землей, в траншеях, каналах, коллекторах и состоят из одного или нескольких, совместно проложенных, кабелей.
Электропроводки прокладывают внутри зданий и сооружений или по их наружным стенам. Они выполняются изолированными проводами различных марок и кабелями с резиновой изоляцией, рассчитанными на напряжение до 1 000 В. На строительных площадках для питания электроэнергией строительных механизмов и электроосветительных установок сооружаются в основном временные электрические сети, состоящие преимущественно из воздушных линий, как более дешевых и легко выполнимых. Внутри строящихся зданий выполняются временные электропроводки.
Кабельные подземные линии применяют только в отдельных случаях, когда по тем или иным причинам использование воздушных линий на данном участке строительства невозможно.
Электрические сети на строительных площадках имеют специфические особенности, связанные с питанием электроэнергией передвижных строительных машин и механизмов. При изменении типа этих машин, их расположения и количества меняется и местоположение центров электрической нагрузки на территории строительства. Отсюда и вытекает основная особенность сетей на строительных площадках: они должны быть мобильными (подвижными), способными быстро следовать за изменениями электрической нагрузки. В связи с этим на строительстве большую роль играют переносные участки электросетей, выполняемые преимущественно шланговыми кабелями, и так называемые инвентарные электротехнические устройства разного рода, легко перемещаемые с места на место. К таким устройствам относятся:
передвижные трансформаторные подстанции; передвижные и переносные распределительные шкафы; подключательные пункты; осветительные вышки; пусковые ящики для электродвигателей.
Переносные участки электросетей и инвентарные устройства в сочетании с временными воздушными линиями обеспечивают подачу электроэнергии в различные точки строительной площадки в короткие сроки и с минимальными затратами. Все электрические сети сооружаются в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ). К временным электросетям предъявляются те же требования, что и к постоянным. Строгое соблюдение этих требований при сооружении временных электросетей является необходимым условием обеспечения электробезопасности работающих на строительной площадке.
Провода и кабели, инвентарные электротехнические устройства
Основным материалом для токоведущих жил проводов и кабелей в настоящее время является алюминий. Для изготовления голых проводов применяется также сталь. Медь, хотя и обладает большей электропроводностью, чем алюминий, применяется в весьма ограниченных случаях (например, когда необходима особая гибкость провода).
В качестве изоляционных материалов для изготовления изолированных проводов и кабелей применяют резину, кабельную бумагу, пропитанную специальными составами, и пластмассы, например полихлорвинил. Пластмассовая изоляция обладает рядом положительных свойств и поэтому с каждым годом увеличивается ее применение в производстве кабельной продукции.
Все провода и кабели выпускаются нашей промышленностью по единой шкале сечений токоведущих жил: 0,5; О, 75; 1; 1 ,5; 2,5; 4;6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400 мм2.
Токоведущие жилы проводов и кабелей изготовляют преимущественно многопроволочными.
Провода. Для воздушной линии электропередачи напряжением до 1 кВ на строительных площадках применяют изолированные или неизолированные провода, расположенные на открытом воздухе и прикрепленные линейной арматурой к опорам, изоляторам или кронштейнам, стенам зданий и инженерным сооружениям.
Воздушная линия электропередачи возможна с применением самонесущих изолированных проводов.
Неизолированные алюминиевые провода (марка А) выпускаются многопроволочными сечением от 16 до 400 мм 2 . На строительной площадке они применяются сечением не выше 150 мм 2 .
Силовые кабели. Кабелем называют одножильный или чаще многожильный изолированный провод специальной конструкции в герметической оболочке. Кабели, предназначенные для передачи электроэнергии, носят название силовых. Силовые кабели в настоящее время выпускаются главным образом с алюминиевыми жилами (одно-, двух-, трех- и четырехжильные), с изоляцией из бумаги, пропитанной маслоканифольным составом, а также с пластмассовой изоляцией. Отличительной особенностью кабелей является наличие герметической (алюминиевой, свинцовой или пластмассовой) оболочки, предназначенной для предохранения от проникновения сырости внутрь кабеля. В связи с этим при прокладке силовых кабелей применяют особые методы соединения их при помощи специальных соединительных муфт. Свободные концы подвергаются особой разделке с герметическим оконцеванием .
Кабели, предназначаемые для прокладки непосредственно в земле, в траншеях, защищены от механических воздействий (поверх герметической оболочки) броней из стальных лент, покрытой сверху слоем кабельной пряжи, пропитанной битумом.
Кабели на напряжение 6 и 10 кВ отличаются от кабелей на напряжение до1 кВ усиленной изоляцией токоведущих жил.
Для электроснабжения строительных площадок применяют в основном следующие марки силовых кабелей с бумажной изоляцией:
а) при напряжении до l кВ – кабель ААБ, силовой бронированный, в
На напряжение до 1 кВ применяют трех- и четырехжильные кабели, на 6 и 10 кВ-трехжильные.
Кабели с пропитанной бумажной изоляцией имеют ряд недостатков: их нельзя сильно изгибать, так как при резких изгибах портится изоляция жил (радиус изгиба должен быть равен не менее 15 наружным диаметрам кабеля); нельзя прокладывать при низких температурах без предварительного прогрева (из-за хрупкости оболочки), нельзя прокладывать на большую высоту по вертикали, так как в этих условиях при нагревании кабеля током из него начинает вытекать пропиточный состав, и изоляция кабеля теряет свои свойства.
Указанных недостатков не имеют силовые кабели с пластмассовой изоляцией. Такие кабели с изоляцией из полиэтилена или поливинилхлорида в поливинилхлоридной оболочке бронированные и небронированные с каждым годом получают все большее применение. Промышленность выпускает их на напряжения 1; 6 и 10 кВ трех- и четырехжильными с сечением жил до
К достоинствам кабелей с пластмассовой изоляцией, помимо устранения указанных выше недостатков, присущих кабелям в бумажной пропитанной изоляции, следует отнести также отсутствие металлических (алюминиевых или свинцовых) оболочек, что снижает массу кабелей и расход цветного металла на их изготовление.
Установочные провода и кабели. Провода с резиновой и пластмассовой изоляцией (установочные) и кабели с резиновой изоляцией служат для выполнения электропроводок. Выпускают их, как правило, на напряжение до 500 В с алюминиевыми жилами; с медными жилами изготовляют только особо гибкие провода.
Наиболее применяемые в условиях строительства марки установочных проводов и кабелей с резиновой изоляцией:
Для питания электроприемников напряжения до 500 В на строительстве применяют шланговые кабели и провода преимущественно следующих марок:
Для питания строительных машин с высоковольтным электроприводом промышленностью выпускаются шланговые кабели на напряжения 3и 6 кВ следующих марок:
КШ ВГ и КШВ ГЛ – кабели шланговые высоковольтные гибкие трехжильные с дополнительной заземляющей жилой;
Инвентарные электротехнические устройства. Применение инвентарных (передвижных и переносных) электротехнических устройств упорядочивает электрохозяйство строительной площадки, повышает надежность работы и обеспечивает большую безопасность работающих на стройке. Устройства эти весьма разнообразны. Помимо описанных выше комплектных передвижных подстанций КТП, на передовых стройках широко применяют также инвентарные распределительные шкафы для подсоединения отдельных линий, подключательные пункты для строительных механизмов и электроинструмента, силовые ящики, оборудованные описанными выше блоками, предохранитель-выключатель стойки и вышки для светильников и прожекторов и ряд других устройств. При строительстве многоэтажных производственных корпусов, а также жилых и общественных зданий весьма целесообразно применение инвентарных стояков из металлических или жестких гофрированных бумажных труб с заложенными в них проводами и поэтажными коробками.
Такие стояки устанавливаются в лестничных клетках строящегося здания, чье наличие позволяет правильно, удобно и безопасно организовать временное электроснабжение строящегося здания.
ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7
6.1.10. Нормы освещенности, ограничения слепящего действия светильников, пульсаций освещенности и другие качественные показатели осветительных установок, виды и системы освещения должны приниматься согласно требованиям СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» и другим нормативным документам, утвержденным или согласованным с Госстроем (Минстроем) РФ и министерствами и ведомствами Российской Федерации в установленном порядке. ¶
Светильники должны соответствовать требованиям норм пожарной безопасности НПБ 249-97 «Светильники. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний». ¶
6.1.11. Для электрического освещения следует, как правило, применять разрядные лампы низкого давления (например люминесцентные), лампы высокого давления (например металлогалогенные типа ДРИ, ДРИЗ, натриевые типа ДНаТ, ксеноновые типов ДКсТ, ДКсТЛ, ртутно-вольфрамовые, ртутные типа ДРЛ). Допускается использование и ламп накаливания. ¶
Применение для внутреннего освещения ксеноновых ламп типа ДКсТ (кроме ДКсТЛ) допускается с разрешения Госсанинспекции и при условии, что горизонтальная освещенность на уровнях, где возможно длительное пребывание людей, не превышает 150 лк, а места нахождения крановщиков экранированы от прямого света ламп. ¶
При применении люминесцентных ламп в осветительных установках должны соблюдаться следующие условия для обычного исполнения светильников: ¶
1. Температура окружающей среды не должна быть ниже 5 °С. ¶
2. Напряжение у осветительных приборов должно быть не менее 90% номинального. ¶
6.1.12. Для аварийного освещения рекомендуется применять светильники с лампами накаливания или люминесцентными. ¶
Разрядные лампы высокого давления допускается использовать при обеспечении их мгновенного зажигания и перезажигания. ¶
6.1.13. Для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения, как правило, должно применяться напряжение не выше 220 В переменного или постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В может применяться для всех стационарно установленных осветительных приборов вне зависимости от высоты их установки. ¶
Напряжение 380 В для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения может использоваться при соблюдении следующих условий: ¶
1. Ввод в осветительный прибор и независимый, не встроенный в прибор, пускорегулирующий аппарат выполняется проводами или кабелем с изоляцией на напряжение не менее 660 В. ¶
2. Ввод в осветительный прибор двух или трех проводов разных фаз системы 660/380 В не допускается. ¶
6.1.14. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при высоте установки светильников общего освещения над полом или площадкой обслуживания менее 2,5 м применение светильников класса защиты 0 запрещается, необходимо применять светильники класса защиты 2 или 3. Допускается использование светильников класса защиты 1, в этом случае цепь должна быть защищена устройством защитного отключения (УЗО) с током срабатывания до 30 мА. ¶
Указанные требования не распространяются на светильники, обслуживаемые с кранов. При этом расстояние от светильников до настила моста крана должно быть не менее 1,8 м или светильники должны быть подвешены не ниже нижнего пояса ферм перекрытия, а обслуживание этих светильников с кранов должно выполняться с соблюдением требований техники безопасности. ¶
6.1.15. В установках освещения фасадов зданий, скульптур, монументов, подсвета зелени с использованием осветительных приборов, установленных ниже 2,5 м от поверхности земли или площадки обслуживания, может применяться напряжение до 380 В при степени защиты осветительных приборов не ниже IР54. ¶
В установках освещения фонтанов и бассейнов номинальное напряжение питания погружаемых в воду осветительных приборов должно быть не более 12 В. ¶
6.1.16. Для питания светильников местного стационарного освещения с лампами накаливания должны применяться напряжения: в помещениях без повышенной опасности — не выше 220 В и в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных — не выше 50 В. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных допускается напряжение до 220 В для светильников, в этом случае должно быть предусмотрено или защитное отключение линии при токе утечки до 30 мА, или питание каждого светильника через разделяющий трансформатор (разделяющий трансформатор может иметь несколько электрически не связанных вторичных обмоток). ¶
Для питания светильников местного освещения с люминесцентными лампами может применяться напряжение не выше 220 В. При этом в помещениях сырых, особо сырых, жарких и с химически активной средой применение люминесцентных ламп для местного освещения допускается только в арматуре специальной конструкции. ¶
Лампы ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ и ДНаТ могут применяться для местного освещения при напряжении не выше 220 В в арматуре, специально предназначенной для местного освещения. ¶
6.1.17. Для питания переносных светильников в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных должно применяться напряжение не выше 50 В. ¶
При наличии особо неблагоприятных условий, а именно когда опасность поражения электрическим током усугубляется теснотой, неудобным положением работающего, соприкосновением с большими металлическими, хорошо заземленными поверхностями (например, работа в котлах), и в наружных установках для питания ручных светильников должно применяться напряжение не выше 12 В. ¶
Переносные светильники, предназначенные для подвешивания, настольные, напольные и т.п. приравниваются при выборе напряжения к стационарным светильникам местного стационарного освещения (п. 6.1.16). ¶
Для переносных светильников, устанавливаемых на переставных стойках на высоте 2,5 м и более, допускается применять напряжение до 380 В. ¶
6.1.18. Питание светильников напряжением до 50 В должно производиться от разделяющих трансформаторов или автономных источников питания. ¶
6.1.19. Допустимые отклонения и колебания напряжения у осветительных приборов не должны превышать указанных в ГОСТ 13109-87 «Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения». ¶
6.1.20. Питание силовых и осветительных электроприемников при напряжении 380/220 В рекомендуется производить от общих трансформаторов при условии соблюдения требований п. 6.1.19. ¶
Читайте также: