Урок №21. Схеми електроустаткування промислових установок, їх призначення та зміст.

Схеми електроустаткування промислових установок, їх призначення та зміст. Схеми  електроустаткування різних промислових установок стосовно конкретного (базового) підприємства.

Схеми електроустаткування промислових установок, їх призначення та зміст.

Для експлуатації сучасного електрообладнання потрібні різнобічні знання щодо модернізації існуючого електрифікованого і автоматизованого виробництва та створення нового високоефективного і гнучкого технологічно досконалого виробництва. Спеціалісти в галузі електрообладнання промислових підприємств повинні добре знати електричну частину, конструкцію установок і технологічні процеси з тим електрообладнанням, яке є основою сучасних автоматизованих виробничих комплексів. В сучасній технології і устаткуванні велику роль відіграє електроустаткування, тобто сукупність електричних машин, апаратів, приладів і пристроїв, використанням яких виконується перетворення електричної енергії в інші види енергії і здійснюється автоматизація технологічних процесів.

Першоступеневе значення для автоматизації виробництва має багатодвигунний електропривід і засоби електричного керування. Все більше розповсюдження отримують нові засоби електричної автоматизації технологічних установок, машин і механізмів на базі напівпровідникової техніки сучасної контрольно-вимірювальної і регулювальної апаратури, безконтактних датчиків, логічних елементів, мікропроцесорів та ЕОМ. З розвитком силової напівпровідникової техніки стали можливими якісна комутація, регулювання та перетворення струму в силових колах електроустановок.

В сучасних умовах задачі експлуатації, проектування та модернізації існуючого електрифікованого обладнання вирішуються спільними зусиллями технологів, механіків та електриків.

Вимоги до ЕУ:

• забезпечення технологічної можливості машини,
• зручність і надійність електричного керування,
• забезпечення електробезпеки,
• проект повинен бути економічно виправданим,
• проект повинен відповідати екологічним вимогам.

	Принципова електрична схема з описом роботи являється основною схемою проекту ЕУ, дає загальне зображення про роботу системи і є джерелом для складання схем з’єднань і підключень, а також для оформлення переліку елементів.
	Схемою електричного кола називається графічне зображення її елементів (електричних машин та апаратів), а також зв’язків між ними за допомогою умовних графічних позначень.

По принциповій схемі здійснюється перевірка правильності електричних з’єднань при монтажі і перевірка справності елементів і вузлів ЕУ при пошуку несправностей в процесі експлуатації електроустановок.

Розміщення електрообладнання може бути виконане як на виробничому механізмі так і зовні його в залежності від виду і розмірів механізму.

На механізмі встановлюється електрообладнання, яке конструктивно пов’язане з робочими органами машини: електродвигуни приводів; електрогальмівні пристрої; електромагнітні муфти; апарати визначення положень механізму та ін.

Зовні механізму розташовується електрообладнання, яке як правило, не пов’язане з виробничим механізмом і яке має великі габарити та масу (силові трансформатори, перетворювальні агрегати, шафи з апаратурою керування та ін.).

Схеми з’єднань вузлів і елементів розробляються після складання ескізу розміщення апаратури і принципової електричної схеми і на їх основі.

Ці схеми відображають дійсне розташування окремих апаратів і вузлів ЕУ в шафах, нішах, на панелях керування та ін. При цьому використовують ті ж самі умовні позначення, що і на принциповій схемі. Схеми з’єднань також відображають спосіб здійснення електричних з’єднань.

Схема підключення (зовнішнього монтажу) являє собою схему електропроводки на підставі принципової схеми і ескізу розташування електрообладнання.

Літерні і цифрові позначення в електричних схемах. Літерні і цифрові коди та графічні позначення в електричних схемах повинні відповідати вимогам ЄСКД (Єдина система конструкторської документації). Кола в схемах маркуються послідовно – від вводу джерела живлення до споживача. Ділянки електричних кіл, які мають відгалуження маркуються за годинниковою стрілкою – зліва направо і зверху до низу.

В колах змінного струму фази маркують А, В, С, N. - за змінного трифазного струму: фазу А позначають жовтим кольором, фазу В - зеленим, фазу С - червоним, робочий нуль N - блакитним, цей самий нуль, що використовується як захисний (або заземлення), - поздовжніми смугами жовтого і зеленого кольорів. - провідники однофазного струму, якщо вони є відгалуженням від трифазної системи, позначаються як відповідні провідники трифазного струму; - за змінного однофазного струму: фазу А, приєднану до початку обмотки джерела живлення позначають жовтим кольором, а фазу В, приєднану до кінця обмотки, - червоним. В електричних схемах постійного струму ділянки кіл позитивної полярності маркують непарними числами, а негативної – парними.

Відповідне кольорове позначення: позитивна полярність (+) (червоний), негативна полярність (-) (синій), нульовий робочий провідник М (блакитний).

Маркування кіл керування, захисту, сигналізації і вимірювання виконують окремими числами в межах виробу. В колах керування змінного струму всі затискачі і проводи, які підключаються до однієї фази маркуються парними числами, а до другої фази – непарними.

Загальні точки з'єднань декількох елементів на схемі мають один і той же номер. Після проходження через контакт, котушку, сигнальну лампу, резистор і т. п. номер змінюється. Для виділення окремих видів кіл індексація здійснюється таким чином, щоб кола керування мали номера від 1 до 99, кола сигналізації – від 101 до 191 і т. д. Кола керування в складних схемах слід приєднувати до мережі через понижуючий трансформатор. Це виключає електричний зв’язок з силовим колом і усуває хибне спрацювання апаратів. При використанні в установках тільки двигунів постійного струму в схемах керування слід використовувати також апарати постійного струму.

Урок №20. Відомості про правила улаштування електроустановок (ПУЕ).

Відомості про Правила улаштування електроустановок (ПУЕ). Категорії споживачів. Класифікація приміщень за ПУЕ.

Відомості про Правила улаштування електроустановок (ПУЕ).

Правила улаштування електроустановок (ПУЕ) поширюються на елек­троустановки до 500 кВ, новоспоруджувані та ті, які реконструюються, у тому числі на спеціальні електроустановки.

Улаштування спеціальних електроустановок, не зазначених у ПУЕ, має регламентуватися іншими директивними документами. Окремі вимоги цих Пра­вил можуть застосовуватися для таких електроустановок тією мірою, якою вони за виконанням та умовами роботи аналогічні електроустановкам, зазначеним у цих Правилах.

Окремі вимоги цих Правил можна застосовувати для діючих електроустановок, якщо це спрощує електроустановку, якщо витрати на реконструкцію обґрунтовано техніко-економічним розрахунком або якщо цю реконструкцію спрямовано на забезпечення тих вимог безпеки, які поширюються на діючі електроустановки.

Щодо електроустановок, які реконструюють, вимоги цих Правил поширю­ються лише на ту частину електроустановок, яку реконструюють, наприклад, на апарати, які замінюють за умовами короткого замикання (КЗ).

ПУЕ розроблено з урахуванням обов’язковості проведення в умовах експлуатації планово-запобіжних і профілактичних випробувань, ремонтів елек­троустановок та їх електроустаткування, а також систематичного навчання та перевірки обслуговуючого персоналу в обсязі вимог правил технічної експлуатації та чинних правил техніки безпеки.

Класифікація приміщень за ПУЕ.

1. Електроприміщеннями називаються приміщення або відгороджені, наприклад, сітками, частини приміщення, доступні тільки для кваліфікованого обслуговуючого персоналу, в яких розташовано електроустановки.

2. Сухими приміщеннями називаються приміщення, в яких відносна вологість повітря не перевищує 60%. За відсутності в таких приміщеннях умов, наведених у 6, 7, 8, вони називаються нормальними.

3. Вологими приміщеннями називаються приміщення, в яких пари або конденсуюча волога виділяється лише короткочасно в невеликих кількостях, а відносна вологість повітря більша ніж 60%, але не перевищує 75% .

4. Сирими приміщеннями називаються приміщення, в яких відносна вологість повітря тривалий час перевищує 75%.

5. Особливо сирими приміщеннями називаються приміщення, в яких відносна вологість повітря наближена до 100% (стеля, стіни, підлога і предмети, що є в приміщенні, покриті вологою).

6. Жаркими приміщеннями називаються приміщення, в яких під впливом різних теплових випромінювань температура перевищує постійно або періодично (понад 1 добу) 4-35 0С (наприклад, приміщення і з сушарками, сушиль­ними і випалювальними печами, котельні тощо).

7. Запиленими приміщеннями називаються приміщення, в яких за умо­вами виробництва виділяється технологічний пил у такій кількості, що він може осідати на проводах, проникати всередину машин, апаратів тощо.

Запилені приміщення поділяються на приміщення зі струмопровідним пилом і приміщення з неструмопровідним пилом.

8. Приміщеннями з хімічно активним або органічним середовищем називаються приміщення, в яких постійно або протягом тривалого часу містяться агресивні пари, гази, рідини, утворюються відкладення або цвіль, що руйнують ізоляцію і струмовідні частини електроустаткування.

Ураження людей електричним струмом.

1. Приміщення без підвищеної небезпеки, в яких відсутні умови, що створю­ють підвищену або особливу небезпеку.

2. Приміщення з підвищеною небезпекою, що характеризуються наявністю в них однієї з таких умов, що створює підвищену небезпеку:

а) сирості або струмопровідного пилу;

б) струмопровідної підлоги (металева, земляна, залізобетонна, цегляна тощо);

в) високої температури;

г) можливості одночасного дотику людини до металоконструкцій будівель, технологічних апаратів, механізмів тощо, які мають з’єднання з землею з одного боку, і до металевих корпусів електроустаткування - з іншого.

3. Особливо небезпечні приміщення, які характеризуються наявністю однієї з таких умов, що створює особливу небезпеку:

а) особливої сирості;

б) хімічно активного або органічного середовища;

в) одночасно двох або більше умов підвищеної небезпеки.

4. Території розміщення зовнішніх електроустановок. Щодо небезпеки ураження людей електричним струмом ці території прирівнюються до особливо небезпечних приміщень.

Категорії електроприймачів і забезпечення надійності електропостачання.

Щодо забезпечення надійності електропостачання електроприймачі поділяються на такі три категорії:

Електроприймачі І категорії - електроприймачі, переривання електропоста­чання яких може спричинити: небезпеку для життя людей, значний збиток народ­ному господарству; пошкодження дорогого основного обладнання, масовий брак продукції, розлад складного технологічного процесу, порушення функціонування особливо важливих елементів комунального господарства.

Зі складу електроприймачів І категорії виділяється особлива група електроприймачів, безперебійна робота яких необхідна для безаварійного зупину виробництва з метою запобігання загрозі життю людей, вибухам, пожежам і пошкодженням дорогого основного обладнання.

Електроприймачі II категорії - електроприймачі, переривання електропо­стачання яких призводить до масового недовідпуску продукції, масових простоїв робітників, механізмів і промислового транспорту, порушення нормальної діяльності значної кількості міських і сільських жителів.

Електроприймачі III категорії - решта електроприймачів, що не підпадають під визначення І та II категорій.

Електроприймачі І категорії треба забезпечувати електроенергією від двох незалежних взаєморезервуючих джерел живлення, і переривання їх електро­постачання в разі порушення електропостачання від одного з джерел живлення можна допускати лише на час автоматичного відновлення живлення.

Для електропостачання особливої групи електроприймачів І категорії має передбачатися додаткове живлення від третього незалежного взаєморезервуючого джерела живлення.

Як третє незалежне джерело живлення для особливої групи електроприймачів і як друге незалежне джерело живлення для решти електроприймачів І категорії можуть бути використані місцеві електростанції, електростанції енергосистем (зок­рема, шини генераторної напруги), спеціальні агрегати безперебійного живлення, акумуляторні батареї тощо.

Якщо резервуванням електропостачання не можна забезпечити необхідної безперервності технологічного процесу або якщо резервування електропоста­чання економічно недоцільне, має бути здійсненим технологічне резервування, наприклад, шляхом установлення взаєморезервуючих технологічних агрегатів, спеціальних пристроїв безаварійного зупину технологічного процесу, які діють у разі порушення електропостачання.

Електропостачання електроприймачів І категорії з особливо складним без­перервним технологічним процесом, який потребує тривалого часу на відновлення робочого режиму, за наявності техніко-економічних обґрунтувань рекомендовано здійснювати від двох незалежних взаєморезервуючих джерел живлення, до яких висуваються додаткові вимоги, що визначаються особливостями технологічного процесу.

Електроприймачі II категорії рекомендується забезпечувати електроенергією від двох незалежних взаєморезервуючих джерел живлення.

Для електроприймачів II категорії в разі порушення електропостачання від одного з джерел живлення переривання електропостачання допустимі на певний час, необхідний для увімкнення резервного живлення діями чергового персоналу або виїзної оперативної бригади.

Допускається живлення електроприймачів II категорії по одній ПЛ, у тому числі з кабельною вставкою, якщо забезпечено можливість проведення аварійного ремонту цієї лінії за час, який не перевищує однієї доби. Кабельні вставки цієї лінії повинні виконуватися двома кабелями, кожен з яких вибирають за найбільшим тривалим струмом ПЛ. Допускається живлення електроприймачів II категорії по одній кабельній лінії, яка складається не менше ніж з двох кабелів, приєднаних до одного загального апарата.

За наявності централізованого резерву трансформаторів і можливості заміни пошкодженого трансформатора за час, який не перевищує однієї доби, допускається живлення електроприймачів II категорії від одного трансформатора.

Для електроприймачів III категорії електропостачання може вико­нуватися від одного джерела живлення за умови, що час переривання електропо­стачання, необхідний для ремонту або заміни пошкодженого елемента системи електропостачання, не перевищує однієї доби.

Урок №19. Номінальна напруга.

Номінальна напруга. Шкала номінальних напруг  для споживачів та джерел електроенергії. Потужність і режим  роботи електроустановок.

Номінальна напруга.

Для забезпечення нормальних умов роботи електроприймачів, їх взаємозамінності, а також узгодження по рівню напруги всіх ланок електричної системи, починаючи від генераторів електричних станцій і кінчаючи електроприймачами, напруга, на яку виготовляється електротехнічне устаткування, узаконена Державними стандартами (ГОСТ 721-77 і 21128-75), згідно яким встановлена наступна номінальна напруга:

на затискачах генераторів постійного струму 28.5, 115, 230 і 460 В;

на затискачах генераторів змінного струму частотою 50 Гц між фазними проводами (лінійна напруга) – 230, 400, 690, 3150, 6300, 10500, 21000 В;

на затискачах трансформаторів трифазного струму частотою 50 Гц між фазними проводами (лінійна напруга) у первинних обмоток – 0,22; 0,38; 0,66; 3 і 3,15; 6 і 6,3; 10 і 10,5; 20 і 21; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750 кВ, у вторинних обмоток – 0,23, 0,40; 0,69; 3,15 і 3,3; 6,3 і 6,6; 10,5 і 11; 21 і 22; 38,5; 121; 165; 242; 347; 525; 787 кВ (напруги 3,15; 6,3; 21 кВ для первинних обмоток трансформаторів відносяться до підвищувальних та понижувальних трансформаторів, що приєднуються безпосередньо до шин генераторної напруги електростанцій або до виводів генераторів);

приймачів електроенергії постійного струму – 27, 110, 220, 440 В;

приймачів електроенергії трифазного струму частотою 50 Гц; між фазними проводами (лінійна напруга) – 40, 220, 380, 660, 3000, 6000, 10 000, 20 000, 35 000, 110 000, 150 000, 220 000, 330 000, 500 000 і 750 000 В;

приймачів електричної енергії однофазного струму частотою 50 Гц – 220, 380, 660 В.

Всі електроустановки також характеризуються потужністю P=UI (Вт, кВт), де І - сила струму, що залежить від опору R, а опір від матеріалу, форми, перерізу робочого елементу споживача (обмотки, ТЕНа і т.д.) та споживанням електроенергії або виконаною роботою A=Pt (кВт*год), де t - час роботи. Потужність електроприймача зазвичай встановлюється виробником і зазначається в його технічних характеристиках. Така потужність є номінальною або нормальною.

Електроустановки мають два режими роботи: нормальний і аварійний. При нормальному режимі всі параметри знаходяться в допустимих межах, а при аварійному будь-який параметр значно відхиляється (збільшується або зменшується) від норми, що призводить до відхилення від норми решти параметрів і роботи електроустановки на межі аварії, поломки, внаслідок роботи в перевантаженому стані. При перевантаженнях, зазвичай, зростає потужність, що призводить до надмірного нагрівання електроустановки. Для прикладу, при заклинюванні вала двигуна, буде затрачатися робота для його провертання, при цьому затрати роботи будуть все збільшуватися, а відповідно і потужність, і сила струму. Згідно закону Джоуля-Ленца збільшення сили струму призведе до перегріву обмоток двигуна, що, в свою чергу може викликати оплавлення ізоляції та міжвиткове замикання.

Урок №18. Споживачі електроенергії (освітлювальні та силові електроустановки).

Споживачі  електроенергії (освітлювальні та силові  електроустановки).

Поняття споживча електроустановка.

Приймачем електричної енергії (електроприймачем) називається апарат, агрегат, механізм, призначений для перетворення електричної енергії в інший вид енергії.

Споживачем електричної енергії називається електроприймач або група електроприймачів, об'єднаних технологічним процесом і що розміщуються на певній території. При цьому споживачами електроенергії є всі галузі народного господарства (промисловість, транспорт, сільське господарство і ін.), а також культурно-побутові будівлі, лікарні, наукові установи і учбові заклади.

Види споживачів електроенергії та їх призначення.

Приймачі електроенергії різноманітні. До них відносять: електричні двигуни, що слугують приводом різного верстатного устаткування і електричного транспорту; електротехнологічне устаткування (зварювальні машини і апарати, електричні печі, електролізери, верстати для електроіскрової обробки металів і ін.); електропобутові прилади (електричні плити, пилососи, пральні машини, радіоприймачі, телевізори і ін.); електромедичні прилади та апарати (рентгенівські апарати, апарати для електротерапії і електродіагностики і ін.); прилади і установки для наукових установ (електронні мікроскопи і осцилографи, радіотелескопи, синхрофазотрони) і, накінець, багато різноманітних електричних джерел світла. Електроустановки, які забезпечують освітлення і, в яких приймачами електроенергії є електричні джерела світла, називаються освітлювальними. Електроустановки, які працюють з рештою перерахованих вище приймачів електроенергії, називаються силовими.