ВЛАГА
Вода портит изоляцию. Она проникает в трещины, впитывается в гигроскопичные материалы, поднимается по волокнам, как в фитиле. Вода смешивается с грязью, растворяет кислоты и щелочи, образуя электролиты. Из-за электропроводности электролитов создаются "утечки", вызывающие, например, саморазряд аккумуляторов. Электролиты разрушают не только изоляционные материалы, но и металлы.
Опасны грунтовые и в особенности агрессивные сточные воды. Вместе с ними в электроустановки проникают разрушающие их вещества. Рассмотрим упражнение 40.
Упражнение 40. Для защиты от вредного воздействия жидкостей принимают ряд мер.
Ответить на вопросы: 1. Как предохраняют фундамент, на котором установлены аккумуляторы, от разъедания электролитом? 2. Как защищают фундаменты агрегатов от грунтовых и сточных вод? 3. Что произойдет, если с целью предохранения от увлажнения пропитать катушки воском или парафином? 4. Почему нельзя сверлить отверстия в асбоцементных плитах, используемых не только как крепежный, но и как электроизоляционный материал?
Ответы. 1. Кирпичное или бетонное возвышение покрывают толстым слоем битума.
Поверхности, соприкасающиеся с грунтовыми водами, защищают водонепроницаемой изоляцией. Сточные воды отводят от фундамента.
При нагревании катушки воск и парафин размягчаются, проникают на торец сердечника, а также в места крепления якоря и нарушают работу аппарата. Пропиточные изоляционные лаки не должны размягчаться.
Многие аппараты монтируют непосредственно на асбоцементных плитах. В них на заводе - изготовителе панелей сверлят отверстия, затем панели пропитывают и сушат и только после этого устанавливают токоведущие шпильки и другие детали аппаратов. Новые отверстия в этих панелях сверлить нельзя. Дело в том, что асбоцемент в непропитанном виде обладает плохими изоляционными свойствами и, кроме того, сильно впитывает влагу. Если же отверстие выполнить все же необходимо, то диаметр его должен быть больше диаметра шпильки, так как шпильку придется пропустить через изоляционную втулку, изготовленную из негигроскопичного материала.
Ржавчина - прямое следствие смачивания материала — явление вредное. Так, из-за уменьшения сечения стальных деталей снижается их механическая прочность. Особенно опасно ржавление стальных пружин. А если заржавеет торец магнитопровода, к которому притягивается якорь, то это равносильно изменению конечного зазора, из-за чего нарушаются временные характеристики: может также измениться коэффициент возврата аппарата*. Ржавчина ухудшает изоляцию воздушных линий, если вязка проводов к изоляторам выполнена проволокой, которая не имеет антикоррозийного покрытия, например не оцинкована. В этом случае на изоляторах появляются ржавые подтеки.
Для предохранения от окисления (частным случаем которого является ржавчина) применяют неокисляющиеся металлы либо окисляющиеся металлы красят, лудят, никелируют, кадмируют, хромируют и т.д. Примеры даны в упражнении 41.
Упражнение 41. Предохраняя изделие от коррозии, иногда допускают ошибки.
Ответить на вопросы: 1. В чем состоит типичная ошибка при окраске изделий? 2. Почему хромированные детали нельзя начищать до блеска? 3. Что такое консервационная смазка и чем она опасна? 4. Почему при чистке деталей нужно очень осторожно пользоваться керосином? Какую опасность таит в себе бензин? 5. Почему для очистки деталей нельзя применять ни кислоты, ни щелочи? 6. В чем состоит ошибочность выражения "металл покрывается коррозией"?
Ответы. 1. Красят только то. что находится на виду. Не прокрашивают места сочленения деталей.
Хромированные детали тусклые. Начищать их до блеска - значит, снять с них слой хрома, что совершенно недопустимо.
На время хранения и транспортировки некоторые изделия покрывают слоем жира - это так называемая консервационная смазка. Перед включением в работу изделия ее необходимо удалить. Иначе она будет мешать движению якорей и сердечников, может вызвать их прилипание, увеличит конечный зазор и приведет к другим недопустимым явлениям.
* Конечный зазор определяется толщиной пластины отлипания 4 (см. рис. 16,а и упражнение 35). Коэффициент возврата - это отношение тока (напряжения) возврата к току (напряжению) срабатывания. Чем больше конечный зазор, тем коэффициент возврата меньше, что в ряде случаев опасно, так как может привести к возврату реле (пускателей)при глубоких посадках напряжения.
Из электротехники известно, что хс = 1/ (2ТГ/С), где С выражено в фарадах. В нашем случае емкость выражена в микрофарадах, т.е. в единицах, в 106 меньших. Выполнив вычисления, получаем хг = 106/314 С = = 3180/СОМ.
Керосин способствует ржавлению. Поэтому после промывания керосином детали необходимо тщательно вымыть и протереть. Пары бензина воспламеняются.
Кислоты и щелочи "быстро очищают", но ценой частичного разрушения изделий.
Слово коррозия от corrosio буквально значит разъедание. Ясно, что покрыться разъеданием нельзя. Правильно сказать: металл корродирует, или еще проще - ржавеет.
Химическим воздействиям подвержены многие материалы. Окисляется, например, трансформаторное масло. Нейритовую изоляцию и алюминиевые жилы проводов разрушают штукатурные растворы, содержащие добавки поташа и мылонафта. Бура, нашатырь, хлористый цинк (травленая соляная кислота), употребляющиеся при паянии стальных проводников, портят и проводники, и изоляцию.
Под воздействием воздуха и света в резине появляются трещины, резина стареет. Некоторые виды изоляции требуют защиты от прямого света. Провода с такой изоляцией пригодны только для скрытой прокладки. Если не применена специальная маслостойкая резина, то масло разъедает изоляцию. Она размокает и сползает с проводов.
В местах соприкосновения разнородных металлов, если они увлажнены, возникает электролиз, в результате которого на металлах образуются язвочки. Интенсивность электролиза увеличивается при прохождении тока через место соприкосновения металлов.
Можно привести множество других примеров. А для нас важны следующие выводы: а) различные вещества между собой химически взаимодействуют; б) химическим реакциям в ряде случаев способствует влага; в) чем выше температура, тем реакции протекают интенсивнее; г) чем больше кислорода соприкасается с металлом, тем он быстрее окисляется. Поэтому, кстати, весьма нежелательно без особой необходимости разбрызгивать воду, которая, охладившись сама, поступает затем в охлаждающуюся рубашку аппарата. Дело в том, что суммарная поверхность брызг велика. Брызги, соприкасаясь с воздухом, "накислороживаются" и вносят в охлаждающую рубашку значительно больше кислорода, чем было бы в сплошной струе.
Для предохранения от попадания воды на изоляцию и магнитопроводы электротехнических изделий применяют разные их исполнения: каплезащищенное, брызгозащищенкое, водонепроницаемое и т.п.
Влага может оказаться на изделии не только тогда, когда его поливают водой. Так, например, если с мороза войти в теплую комнату, то очки запотевают; вынутый из холодильника пакет молока становится влажным; в холодильнике образуется "снеговая шуба"; при температуре ниже нуля выпадает иней, а при температуре выше нуля — роса.
В этих случаях влага, выделяющаяся из более теплого воздуха, конденсируется на холодных поверхностях. Здесь же достаточно ограничиться сведениями, которые приведены в упражнении 42.
Упражнение 42. Для предохранения изделий от конденсации на них влаги принимают ряд мер.
Ответить на вопросы: 1. В чем состоит смысл подогревания длительно отключенных электрических машин в холодное время года, а также релейных шкафов, которые установлены в неотапливаемых распределительных устройствах? 2. Сигнализация о положении задвижки на трубопроводе отказала из-за того, что проржавели пружины, создающие нажатие вспомогательных контактов. Контакты установлены в коробке, которая хорошо уплотнена, и попасть в нее вода из трубопровода не может. Прокладка проводов выполнена в трубе. Откуда на пружины попала влага? Какую ошибку допустили при изготовлении вспомогательных контактов? Что обязан был сделать, но не сделал монтажник?
Ответы. 1. На теплых поверхностях влага не конденсируется.
2. Влага попала из теплого воздуха, проникшего в коробку через трубу, в которой проложены провода. Пружины не имели антикоррозийного покрытия. Монтажник не уплотнил место ввода проводов в коробку.
ПЫЛЬ
Любая пыль для электроустановок вредна. Так, электропроводная пыль - графитовая от щеток электрических машин и металлическая, образующаяся при металлообработке,— проникает через трещины в изоляции и портит ее. Неэлектропроводная пыль — обычная и в особенности строительная (цементная, известковая и т.п.) — нарушает контакты (см. упражнение 43).
Рис. 17. Пыль, забившаяся в углубления, нарушает контакт - к упражнению 43. Пыль, шунтируя конденсатор, нарушает работу АПВ — к упражнению 44. Разметочные линии снижают изоляцию - к упражнению 45
Упражнение 43. На рис. 17,в показаны контакты, включенные в цепь постоянного тока. Если ток относительно велик по сравнению с номинальным током, который может без повреждений коммутировать контакт, и не приняты надлежащие меры искрогашения, то контакты будут повреждены. На одном из них появится впадина, а на другой - нарост. Это явление - следствие эрозии под действием высокой температуры при искрообразовании и переноса металла искрой. Если во впадину попадет пыль, то извлечь ее оттуда очень трудно.
Ответить на вопросы: 1. Почему на среднем рисунке впадина на плоскости, а на правом - на острие? 2. Что произойдет, если нарост спилят? Какой контакт - плоский или конусообразный - нужно соединять с положительным полюсом источника тока? 3. Как можно привести контакты к первоначальному состоянию? 4. Зачем в условии упражнения подчеркнуто, что контакт включен в цепь постоянного тока?
Ответы. 1. В одном случае присоединение выполнено таким образом, что ток через контакт проходит в одном направлении, а в другом - в противоположном.
Нарост спиливать нельзя, иначе контакта вообще не будет. К положительному полюсу источника тока нужно присоединять конусообразный контакт.
Изменить полярность, т.е. "перекрестить" провода, подходящие к контакту.
В цепи переменного тока направление тока непрерывно изменяется, поэтому рассмотренное явление не может иметь места.
Любая пыль, даже неэлектропроводная, шунтирует резисторы, снижая их сопротивление. И если сопротивление слоя пыли соизмеримо с сопротивлением резистора, то пыль может нарушить работу важнейших электроустановок. Типичный пример приведен в упражнении 44.
Упражнение 44. На рис. 17,6 показан основной узел схемы автоматического повторного включения (АПВ) выключателя Q. Подчеркнем сразу же, что это не действительная схема, а только ее фрагмент, который здесь нужен для иллюстрации последствий загрязнения конденсатора С.
В нормальном режиме выключатель включен, его вспомогательный замыкающий контакт Q.1 в цепи 1—2 замкнут, конденсатор С заряжен. Размыкающий контакт Q.2 разомкнут. Реле АПВ отпущено, его контакт в цепи 4 разомкнут.
При срабатывании защиты выключатель Q отключается, контакт Q.1 в цепи 1-2 размыкается, а контакт Q.2 замыкается. В результате образуется новая цепь 2-3, по которой конденсатор разряжается на катушку реле АПВ. Реле срабатывает и по цепи 4 включает выключатель. Однако возможны два случая, при которых схема работает по-разному.
Повреждение устойчиво: выключатель, включившийся от действия АПВ, тотчас отключается защитой и больше включаться не должен. Одним словом, АПВ должно обеспечивать однократность действия.
Повреждение после отключения от защиты устранилось. В этом случае включившийся от действия АПВ выключатель остается включенным, а устройство АПВ снова должно подготовиться к следующему действию.
Эти важнейшие и сложнейшие условия обеспечиваются резистором т , конденсатором С и двумя вспомогательными контактами Q.1 и Q.2.
Ответить на вопросы: 1. Каким условиям должны удовлетворять параметры Сиг? 2. Что произойдет при загрязнении конденсатора С? Сопротивление пыли на рис. 17,6 условно обозначено как резистор R.
Ответы. 1., Емкость конденсатора С должна быть настолько велика, чтобы запасенной им энергии хватило для надежного срабатывания реле АПВ и удерживания его притянутым достаточное время для включения выключателя.
Сопротивление резистора г должно быть достаточно велико, чтобы конденсатор заряжался полностью примерно за 15 с, не менее. Именно столь большое время и обеспечивает однократность действия АПВ. Это требует пояснений. Дело в том, что после того как выключатель включился от действия АПВ, вновь образуется цепь 1-2 заряда конденсатора. Но она будет замкнута всего 1-3 с (уставка реле защиты), а затем защита сработает, выключатель отключится: заряд конденсатора прекратится задолго до его полного завершения. А это значит, что конденсатор не сможет накопить достаточной энергии для последующего действия АПВ, что и требуется.
Иное дело, если повреждение сети самоустранилось. В этом случае выключатель, включившись, будет включен долго, благодаря чему конденсатор успеет полностью зарядиться.
2. Сопротивление пыли R должно быть очень велико. В противном случае конденсатор не сможет зарядиться до полного номинального напряжения, из-за чего АПВ может отказать.
Здесь имеют место два обстоятельства. Во-первых, сопротивления г и R образуют делитель напряжения. Если г =R, то конденсатор зарядится только до половины напряжения и, следовательно, запасенная им энергия уменьшится вчетверо (она пропорциональна квадрату напряжения). Во-вторых, сопротивление R, шунтируя катушку АПВ, отводит от реле часть энергии.
При неумелом выполнении работ в электроустановки могут быть внесены посторонние предметы. Так, при промывке контактов образуется налет. Удалять его нужно чистой замшей или, на худой конец, кожей. А поскольку удаление налета обязательно, то для промывки контактов успешно применяют ацетон. Однако использовать ацетон можно только в том случае, если исключено его попадание на детали из органического стекла и других пластмасс, растворяемых ацетоном.
При испытании электроустановок с целью исключения на период испытания той или иной цепи временно изолируют какой-либо контакт, используя для этой цели бумагу, картон, материю. Все эти материалы ворсисты. Значит, применять их нельзя. Нужны закладки из изолирующего гладкого вещества. При этом надо иметь в виду следующее: 1) прозрачные закладки не видны, поэтому они не годятся; 2) закладки нужно перенумеровать или пересчитать, чтобы после окончания испытаний иметь возможность убедиться в том, что все закладки удалены.
Ни в коем случае нельзя чистить контакты наждачной или стеклянной шкуркой. Дело в том, что контактные материалы значительно мягче наждака и стекла, значит, счищая с контактов нагар и пыль, "заменяют" их крупинками стекла или наждака - материалами, являющимися превосходной изоляцией.
Размечая карандашом панели для сверления в них отверстий,
ухудшают сопротивление панелей. Последствия этого, казалось бы, естественного действия показаны в упражнении 45.
Упражнение 45. На рис. 17,в показана панель 2 из изоляционного материала, установленная на заземленном каркасе 4. Панель была размечена графитовым карандашом - линии разметки 3, а затем в ней просверлили отверстия 1 для установки новых аппаратов. При испытании изоляции перед включением изоляция оказалась неудовлетворительной.
Ответить на вопросы: 1. Что ухудшило изоляцию? 2. Как восстановить изоляцию?
Ответы. 1. Шпильки аппаратов, установленных на панели, соединились с каркасом по графитовым линиям разметки.
2. Нужно чистой тряпкой протереть панель.
Для предохранения электроустановок от пыли затрачивают немалые средства. Перечислим некоторые из них.
Электрооборудование заключают в пыленепроницаемые кожухи, что удорожает электроустановку, увеличивает ее габарит, а также снижает допутимые рабочие токи из-за ухудшения условий охлаждения.
Группы аппаратов размещают в хорошо уплотненных шкафах, но при этом нередко допускают ошибки. Состоят они в том, что вводя в шкафы кабели, не уплотняют места их ввода с помощью сальников или каким-либо другим способом, например подмоткой, залитой битумом. Еще хуже, когда ленивые монтажники прожигают автогеном отверстия в шкафах, чтобы ввести в шкаф кабель для временного электропитания сварочного аппарата, лебедки и т.п.
Все проемы, через которые может попасть пыль из кабельных каналов, уплотняют, а для предотвращения подсоса пыли создают в электропомещении небольшое избыточное давление — подпор воздуха.
В аппаратных автотелеуправления, на АТС и других сооружениях нельзя открывать окна. Следовательно, вентилировать помещения и охлаждать воздух необходимо с помощью кондиционеров.
И, наконец, уместно подчеркнуть, что даже уборку помещений с электрооборудованием надо делать умело, а не просто перегонять пыль. К сожалению, создавая видимость чистоты, мусор сметают в кабельные каналы. Или другой пример. Очищая поверхность какого-либо устройства, например стабилизатора напряжения, пыль с кожуха через вентиляционные отверстия ссыпают на стабилизатор.
В общем все гораздо серьезнее, чем может показаться на первый взгляд.
