Классы изоляции сварочных инверторов

Iн = Pн/(√3Uн х сosφ), кА

где Pн — номинальная мощность двигателя, кВт, Uн — напряжение в сети, кВ (0,38 кВ). Коэффициент мощности (сosφ) — паспортные значения двигателя.

Рис. 1. Паспорт электрического двигателя.

Если не известен коэффициент мощности двигателя, то номинальный его ток с малой погрешностью определяется по отношению «два ампера на киловатт», т.е. если номинальная мощность двигателя 10 кВт, то потребляемый им из сети ток будет приблизительно равен 20 А.

Для упомянутого на рисунке двигателя это отношение также выполняется (3,4 А ≈ 2 х 1,5). Более верные величины тока при применении данного отношения получаются при мощностях электродвигателей от 3 кВт.

При холостом ходе электродвигателя из сети потребляется маленький ток (ток холостого хода). При увеличении нагрузки увеличивается и ток. С увеличением тока повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка приводит к перегреву обмоток двигателя, и возникает опасность выхода из строя электродвигателя.

При пуске из сети электрическим двигателем потребляется пусковой ток Iпуск, который в 3 — 8 раз выше номинального. Характеристика изменения тока представлена на графике (рис. 2, а).

Рис. 2. Характеристика изменения тока, потребляемого электродвигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)

Подлинную величину пускового тока для электродвигателя определяют зная величину кратности пускового тока — Iпуск/Iном. Кратность пускового тока — техническая характеристика двигателя, ее известна из каталогов. Пусковой ток рассчитывается согласно формуле: I пуск = Iх. х (Iпуск/Iном).

Понимание истинной величины пускового тока необходимо для подбора плавких предохранителей, проверки включения электромагнитных расцепителей во время пуска двигателя, при подборе автоматических выключателей и для высчитывания величины падения напряжения в сети при пуске.

Большой пусковой ток вызывает значительное падение напряжения в сети (рис. 2, б).

Если взять электросопротивление проводов, проложенных от источника до электродвигателя, равным 0,5 Ом, номинальный ток Iн=15 А, а пусковой ток Iп равным пятикратному от номинального, потери напряжения в проводах во время пуска составят 0,5 х 75 + 0,5 х 75 = 75 В.

На клеммах электродвигателя, а также и на клеммах рядом работающих электродвигателей напряжение будет 220 — 75 = 145 В. Это понижение напряжения вызывает торможение работающих электродвигателей, что влечет за собой еще большее повышение тока в сети и выход из строя предохранителей.

В электрических лампах в моменты запуска электродвигателей уменьшается накал (лампы «мигают»). Поэтому при включении электродвигателей стремятся уменьшить пусковые токи.

Для понижения пускового тока используется схема пуска электродвигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.

Рис. 3. Схема пуска электрического электродвигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.

Имеет принципиальное значение то, что далеко не каждый двигатель возможно включать по этой схеме. Широко распространенные асинхронные двигатели с рабочим напряжением 220/380 В, в том числе и двигатель, показанный на рисунке 1 при включении по этой схеме выйдут из строя.

Бумажная маслопропитанная изоляция

Чтобы провод сгибался без повреждения изоляции, бумажную ленту наматывают на жилу с перекрытием 20—30%, чтобы она прилегала к жиле и предыдущему слою с зазором. Зазоры между витками в соседних лентах не должны совпадать, иначе ухудшатся электрические характеристики. Бумага для изоляции делается из сульфатной целлюлозы и пропитывается жидким диэлектриком — маслоканифольным составом.

Силовой кабель с бумажной изоляцией жил

Бывают кабели для прокладки на вертикальных и крутонаклонных трассах. Их бумажную изоляцию пропитывают нетекучим составом с добавлением церезина. Церезин — воскообразное вещество, образующее с кабельным маслом однородную смесь.

Электроподвижной состав промышленного транспорта

• От авторов
• Основные технические данные промышленных электровозов и тяговых агрегатов
• Параметры и характеристики
• Механическое и пневматическое оборудование электровозов и тяговых агрегатов
• Электрическое оборудование и аппараты
• Перспективный типаж электроподвижного состава промышленного транспорта
• Основные требования к электровозам и тяговым агрегатам при работе на промышленных предприятиях
• Габариты
• Исходные данные для тяговых расчетов
• Исходные данные для тормозных расчетов
• Определение весовой нормы поезда
• Методы тормозных расчетов
• Проверка тяговых двигателей на нагрев
• Определение требуемой мощности источника автономного питания тяговых агрегатов
• Расчет потребности в электроподвижном составе
• Определение расхода энергии на тягу поездов
• Смазочные материалы
• Дизельное топливо
• Вода
• Песок
• Краткие сведения о материалах, применяемых в конструкциях и при ремонте
• Классы изоляции электрических машин
• Требования, предъявляемые к экипировочным устройствам
• Стационарные экипировочные устройства
• Топливно-смазочное хозяйство
• Приготовление охлаждающей воды и уход за аккумуляторными батареями
• Устройства для осмотра, наружной обмывки и очистки локомотивов
• Устройства для подачи топлива, смазки и воды на локомотивы
• Снабжение локомотивов песком
• Пункт технического обслуживания
• Закрытый пункт экипировки тяговых агрегатов и электровозов с контактным и контактно-дизельным питанием
• Передвижные средства экипировки
• Лаборатории
• Система организации ремонта и технического обслуживания
• Межремонтные периоды, продолжительность и трудоемкость ремонтов
• Объем работ при техническом обслуживании
• Объем работ при текущих и капитальных ремонтах
• Краткая технология ремонта основных узлов
• Технология ремонта типовых соединений и узлов применяемого оборудования
• Методы контроля
• Ремонт и содержание электрического оборудования тяговых агрегатов
• Особые требования к ремонту колесных пар, автосцепных устройств и автотормозов
• Методы восстановления изношенных деталей при ремонте
• Некоторые сведения по организации рабочего места
• Меры безопасности при ремонте электроподвижного состава
• Предварительные испытания
• Приемо-сдаточные испытания
• Периодические и типовые испытания
• Специальные испытания
• Материалы и запасные части для ремонта электроподвижного состава промышленного транспорта
• Нормы расхода запасных частей
• Нормы расхода запасных частей. Механическое оборудование
• Нормы расхода запасных частей. Электрические машины
• Нормы расхода запасных частей. Электроаппаратура
• Нормы расхода запасных частей. Тормозное и пневматическое оборудование
• Нормы расхода материалов
• Показатели использования и производительность электроподвижного состава
• Себестоимость перевозок
• Себестоимость локомотиво-часа
• Материальные и трудовые затраты на ремонт
• Расходы на содержание локомотивных бригад и экипировку
• Энергетические затраты
• Стоимость электроподвижного состава и амортизационные отчисления

Звуковая и шумовая изоляция

Они хоть и не обеспечивают 100% звуковой барьер, но помогают поглотить существенную часть шума.

Существует 2 разновидности изоляционных материалов, препятствующих проникновению звука: звукопоглощающие и звукоизолирующие прокладочные.

Схема звукоизоляции потолка.

Первая разновидность используется в виде декоративной обшивки в промышленных строениях и электрооборудовании, которое нуждается в понижении степени производимого им шума (устройства воздухообмена, пылесосы, кондиционеры и т.д.). Материалы для поглощения звука применяются для оптимизации акустических характеристик в определенных помещениях (студии звукозаписи, концертные площадки и радиостанции).

Данный тип материала имеет пористую структуру, это позволяет легко пропускать звуки и шумы. Проникающий звук поглощается путем амортизации внутри изолятора.

Звукопоглощающие материалы разделяются на 3 типа:

• смягченные;
• полутвердые;
• жесткие.

В основе смягченных материалов лежит минеральная вата и стеклянное волокно с пониженным уровнем синтетического вещества. К этой категории можно отнести матовые покрытия и увесистые рулоны, масса которых достигает 70 кг/м3. В основном они используются вместе с перфорированным экраном (ПВХ, асбестовые смеси, алюминий) или с полиэтиленовой пленкой в качестве покрытия. Поглощение звука при использовании данного материала может достигать коэффициента от 0,7 до 0,9, это примерно 250-1000 Гц.

Классификация звукопоглощающих материалов.

Полутвердые материалы представляют собой плиты из минеральной ваты или стеклянного волокна весом от 75 до 125 кг/м3 и объемом 50×50×2 см. Наличие синтетического вещества составляет 10-15% от всего веса. Бывают также и плиты из деревянного волокна весом от 180 до 300 кг/м3. Они покрываются специальной краской или пористым полиэтиленом. Звукопоглощающий коэффициент полутвердых материалов равняется 0,6-0,8. К этой же категории относятся пластиковые плиты с пористой структурой (пенополистирол, пенопласт и т.д.).

Жесткие материалы представляются в виде гранулированной минераловаты и коллоидного вещества объемом 30×30×2 см. Плиты покрываются специальной краской и могут иметь различную структуру (с микротрещинами, рифленая, бороздчатая). Вес материала варьируется от 300 до 400 кг/м3, а коэффициент поглощения звука достигает показателя 0,7.

Вторая разновидность используется в качестве обеспечения шумоизоляции между этажами, жилыми помещениями в многоэтажных постройках, а также в качестве вибрационной изоляции в кузове автомобилей и промышленном оборудовании. Звукоизолирующий прокладочный материал имеет невысокий показатель динамического модуля упругости, обычно он не превышает порога 1,2 Мн/м2 при давлении в 20 Мн/ м2.

Высокопрочная пористая структура обеспечивает повышенную степень звуковой изоляции за счет снижения непрерывных громких шумов.

Звукоизолирующие прокладочные материалы разделяют на 2 типа:

• изоляционные материалы на основе органических и минеральных волокон;
• изоляционные материалы на основе мягких газонаполненных полимеров.

Сварог PRO ARC 160 (Z211S)

Стоимость – 9000 рублей.

• Напряжение сети: 220 В (±15%)
• Ток в режиме ММА: 10 — 160 А
• ММА ток при ПВ 60%: 160 А
• Диаметр электродов (min — max): 1.5-3.2 мм
• Класс защиты: IP 21
• Класс изоляции: F
• Коэффициент мощности (COS?): 0.70
• Артикул: Z211S
• Габаритные размеры: 313×130×250
• Вес: 4.70 кг.

Этот прибор представляет собой инновационную разновидность инвертора 2014 года выпуска. Он способен работать при низком напряжении – от 175 В. Основная сфера применения – наплавка и ручная дуговая сварка электродом диаметром менее 3,2 мм. Возможна также ручная аргонодуговая сварка TIG. Но для этого придется обзавестись вентильной горелкой.

Среди особенностей модели ручка для плавной регулировки сварочного тока, регулятор форсажа дуги, цифровой индикатор, на который выводится текущий сварочный ток.

• Пятилетнее гарантийное обслуживание аппарата (при прохождении ТО, начиная с третьего года пользования).
• Малый вес – 4,7 кг.
• Разбрызгивание металла при сварке минимально.
• Компактность.
• Высокостабильное горение дуги.
• Развитая дилерская сеть – около 125 сервисов в России.
• Полезные особенности: форсаж дуги, антиприлипание и быстрый старт.

Отдельные пользователи жалуются на срабатывание автомата в тех случаях, когда длина шва превышает 5 см.

Допустимые температуры нагрева токоведущих частей

Таблица 3. Максимально допустимые температуры токоведущих частей аппаратов и оборудования распределительных устройств напряжением свыше 1000 В

Установившаяся температура нагрева контактных соединений и цельнометаллических соединений зажимов с внешними проводниками из меди, алюминия и их сплавов при номинальных режимах не должна быть выше 80 °C.

Таблица 4. Максимально допустимые температуры токоведущих частей аппаратов и оборудования распределительных устройств напряжением до 500 В включительно

Установившаяся температура нагрева контактных и цельнометаллических соединений зажимов с внешними проводами из меди, алюминия и их сплавов при номинальном режиме не должна быть выше 95 °C.

Свойства диэлектриков

Для того чтобы гарантировать выполнение важных функций, электроизоляционные изделия должны обладать необходимыми свойствами. Основное отличие диэлектрика от проводника – намного большее удельное сопротивление (100-1100 Ом*см). С другой стороны, их электрическая проводимость в 14-15 раз ниже токоведущих жил. Связано это с природным происхождением изоляционных материалов, в составе которых намного меньше свободных отрицательных электронов и положительно заряженных ионов, влияющих на токопроводимость.

Важно! Несмотря на последнее высказывание, при нагревании любого диэлектрика количество ионов и электронов существенно возрастает, из-за чего повышается электрическая проводимость и возникает риск пробоя током. Все свойства диэлектриков можно разделить на две основные группы – активные и пассивные, при этом вторая является наиболее важной

К пассивным относится диэлектрическая проницаемость: чем меньше ее значение, тем более надежным и качественным является изолятор, поскольку он не оказывает негативного влияния на электрическую схему и не добавляет паразитные емкости. С другой стороны, если изделие эксплуатируется в роли диэлектрического конденсатора, то проницаемость должна быть максимально высокой (паразитные емкости в данном случае важны)

Все свойства диэлектриков можно разделить на две основные группы – активные и пассивные, при этом вторая является наиболее важной. К пассивным относится диэлектрическая проницаемость: чем меньше ее значение, тем более надежным и качественным является изолятор, поскольку он не оказывает негативного влияния на электрическую схему и не добавляет паразитные емкости

С другой стороны, если изделие эксплуатируется в роли диэлектрического конденсатора, то проницаемость должна быть максимально высокой (паразитные емкости в данном случае важны).

Испытания

Чтобы проверить, обладают ли материалы и системы нужными механическими, электриче- скими и тепловыми характеристиками, их необходимо подвергнуть испытаниям.

Лаборатории по высоковольтным испытаниям компании Von Roll могут проводить испытания материалов заказчика и систем в соответствии со стандартами IEC, UL и другими техниче- скими условиями:

• Испытания на стойкость к тепловому, электрическому и механическому старению
• Измерения тангенса угла диэлектрических потерь при различных температурах
• Измерения частичного разряда в различных диапазонах напряжения

Проведение испытаний в лаборатории компании Von Roll

Подписка на рассылку

Рабочая температура электродвигателя (в дальнейшем ЭД) определяется в первую очередь классом нагревостойкости изоляции обмоток. И её контроль очень важен. При перегреве электродвигатель может быть повреждён.

Классы нагревостойкости изоляции обмоток

Обмотки – наименее устойчивая к нагреву часть конструкции электродвигателя. Поэтому предел рабочей температуры всего устройства определяется именно температурой, при которой они перегорают.

Выделяют следующие классы нагревостойкости изоляции обмоток:

• У (максимальная температура – 90 градусов Цельсия). Обмотки выполняются из бумаги или натуральных тканей без дополнительной изоляционной пропитки;
• А (максимальная температура – 105 градусов Цельсия). Обмотки бумажные или из натуральных тканей с дополнительной изоляционной пропиткой;
• Е (максимальная температура – 120 градусов Цельсия). Обмотки из органической плёнки синтетического происхождения;
• B (максимальная температура – 130 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов;
• F (максимальная температура – 155 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов с синтетической связующей пропиткой;
• H (максимальная температура – 180 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов с кремнийорганической связующей пропиткой;
• С (максимальная температура от 180 градусов Цельсия). Обмотки из термоустойчивых материалов с неорганической связующей пропиткой или без неё.

Если рабочая температура асинхронного двигателя слишком мала, то перевести его на более высокий класс нагревостойкости можно лишь при капитальном ремонте с заменой обмоток.

Рабочая температура подшипников электродвигателей

Кроме обмоток, к температурным условиям работы также очень чувствительны и подшипники электродвигателя. Установленные нормы нагрева следующие:

• Подшипники качения – 95-100 градусов Цельсия;
• Подшипники скольжения – 80-85 градусов Цельсия;
• Стальные детали коллектора и контактных колец – 105-110 градусов Цельсия.

При достижении критических значений температуры подшипника необходимо либо уменьшить нагрузку на используемый ЭД, либо организовать систему охлаждения.

Температурный режим эксплуатации электродвигателей

Нормальные значения температуры внешней среды, при которых электродвигатель работает с номинальной мощностью, определяются климатическим исполнением ЭД. Так, машины с исполнением У1 и ХЛ1 предназначены для эксплуатации при температуре внешней среды до +40 градусов Цельсия, У3 и Т2 – до +45 градусов Цельсия, Т1 – до +50 градусов Цельсия. Если температура внешней среды превышает данный параметр и организовать охлаждение не получится, то необходимо снизить нагрузку на используемый электродвигатель.

Для контроля за температурным режимом следует отслеживать напряжение в питающей сети. При его снижении до 95% от номинального и ниже на ЭД подаётся повышенный ток, что приводит к перегреву устройства. Аналогичное явление наблюдается и при повышении напряжения до 110% и выше от номинального, поскольку вихревые потоки приводят к нагреву статора.

Согласно статистике, срок службы изоляции при повышении температуры на 8 градусов выше допустимой нормы вдвое снижает её эксплуатационный период. Поэтому, для сохранения работоспособности машины, стоит выяснить допустимую рабочую температуру, не допускать перегрева и превышения (либо снижения) токовых нагрузок.

Типы двигателей

Электродвигатели постоянного и переменного тока

В зависимости от используемого электрического тока двигатели делятся на две группы:

• приводы постоянного тока;
• приводы переменного тока.

Электродвигатели постоянного тока сегодня применяются не так часто, как раньше. Их практически вытеснили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Главный недостаток электродвигателей постоянного тока — возможность эксплуатации исключительно при наличии источника постоянного тока или преобразователя переменного напряжения в постоянный ток. В современном промышленном производстве обеспечение данного условия требует дополнительных финансовых затрат.

Тем не менее, при существенных недостатках этот тип двигателей отличается высоким пусковым моментом и стабильной работой в условиях больших перегрузок. Приводы данного типа чаще всего применяются в металлургии и станкостроении, устанавливаются на электротранспорт.

Принцип работы электродвигателей переменного тока построен на электромагнитной индукции, возникающей в процессе движения проводящей среды в магнитном поле. Для создания магнитного поля используются обмотки, обтекаемые токами, либо постоянные магниты.

Электродвигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. У каждой подгруппы есть свои конструктивные и эксплуатационные особенности.

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели — оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.

Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.

В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели переменного тока получили наибольшее распространение в промышленном производстве. Особенностью данных приводов является более высокая частота вращения магнитного поля по сравнению со скоростью вращения ротора.

В современных двигателях для изготовления ротора используется алюминий. Легкий вес этого материала позволяет уменьшить массу электродвигателя, сократить себестоимость его производства.

КПД асинхронного двигателя падает почти вдвое при эксплуатации в режиме низких нагрузок — до 30-50 процентов от номинального показателя. Еще один недостаток таких электроприводов состоит в том, что параметры пускового тока почти втрое превышают рабочие показатели. Для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя используются частотные преобразователи или устройства плавного пуска.

Асинхронные электродвигатели удовлетворяют требованиям разных промышленных применений:

• Для лифтов и другого оборудования, требующего ступенчатого изменения скорости, выпускаются многоскоростные асинхронные приводы.
• При эксплуатации лебедок и металлообрабатывающих станков используются электродвигатели с электромагнитной тормозной системой. Это обусловлено необходимостью остановки привода и фиксации вала при перебоях напряжения или его исчезновения.
• В процессах с пульсирующей нагрузкой или при повторно-кратковременных режимах могут использоваться асинхронные электродвигатели с повышенными параметрами скольжения.

Вентильные электродвигатели

Группа вентильных электродвигателей включает в себя приводы, в которых регулирование режима эксплуатации осуществляется посредством вентильных преобразователей.

К преимуществам данного оборудования относятся:

• Высокий эксплуатационный ресурс.
• Простота обслуживания за счет бесконтактного управления.
• Высокая перегрузочная способность, которая в пять раз превышает пусковой момент.
• Широкий диапазон регулирования частоты вращения, который почти вдвое выше диапазона асинхронных электродвигателей.
• Высокий КПД при любой нагрузке – более 90 процентов.
• Небольшие габариты.
• Быстрая окупаемость.