Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Как добиться надежной работы электроустановок

Охлаждение - Как добиться надежной работы электроустановок

Оглавление
Как добиться надежной работы электроустановок
Взаимосвязи явлений, оказывающих влияние на электроустановки
Некоторые номинальные величины
Нагрев и охлаждение
Причины, определяющие скорость повышения температуры
Плотность тока и нагрев
Влияние механических перегрузок
Нагрев и охлаждение. Номинальные режимы работы двигателей
Охлаждение
Влияние температуры на материалы и электротехнические изделия
Механические силы
Пружины
Изменения сил в процессе движения
Вибрация
Влага, пыль и другие загрязнения
Коммутационные перенапряжения
Повреждения изоляции из-за небрежности персонала
Контроль изоляции
Контакты коммутационных устройств
Что нужно делать, чтобы электроустановки были надежны и долговечны
Степени защиты, климатические условия и категории размещения

Недостаточное охлаждение опасно. Процессы нагрева и охлаждения всегда рассматривают совместно. Иначе и быть не может. В противном случае, т.е. если бы выделяющаяся теплота не отводилась, это привело бы к повышению температуры, вплоть до разрушения изделий: сгорания изоляции, расплавления металлов. Таким образом, охлаждение играет первостепенную роль. Рассмотрим подробнее особенности охлаждения.
Теплота отводится в окружающую среду, но способы ее отвода не всегда одинаковы. Наиболее распространенно и просто естественное охлаждение. Именно так охлаждаются провода, бытовые электроприборы, телевизоры, реле, контакторы и т.п. Однако естественное охлаждение эффективно лишь в том случае, если ему не мешают. Так, например, украшая свои квартиры, жильцы нередко накрывают радиоприемники, телевизоры, холодильники салфетками, которые, свисая, закрывают вентиляционные отверстия. Другая ошибка состоит в использовании "свободного места" между столом, на котором стоит телевизор, и телевизором. Ничего под телевизор класть нельзя. Ножки у телевизора сделаны не для красоты, а чтобы открыть снизу доступ охлаждающему воздуху. Нельзя ставить электро- и радиоприборы около отопительных батарей, у окон, выходящих на юг, и т.п.
Если тепловые потери настолько велики, что теплоту нельзя в достаточной мере отвести естественным путем, то приходится применять искусственное, принудительное охлаждение. При этом следует иметь в виду следующее. 1. На принудительную вентиляцию затрачивается энергия. 2. Вентиляция электротехнических устройств —  дело ответственное, сложное и дорогое. Оно требует соблюдения ряда требований:
а)        пыль не должна попадать вместе с охлаждающим воздухом на электрооборудование (или на его части). Например, при охлаждении электрических машин постоянного тока воздух должен быть направлен от обмотки к коллектору, а не наоборот, иначе графитовая пыль будет ухудшать изоляцию обмоток;
б)        всасываемый наружный воздух нужно фильтровать;
в)        при больших тепловыделениях воздух сильно нагревается, из-за чего приходится устанавливать охладители;
г)         коммутация электрических машин и переключающих аппаратов (например, на АТС, в аппаратных автотелеуправления) ухудшается в сухом воздухе, что вынуждает его увлажнять, но, понятно, до нормируемых значений;
д)        в помещениях, в которых расположено электрооборудование, необходимо создавать небольшое избыточное давление (подпор воздуха), чтобы в помещение не проникала пыль.
Особенность теплообмена состоит в том, что теплота может переходить сама собой только от более нагретого тела к менее нагретому, но не наоборот, причем чем больше разность температур, тем охлаждение интенсивнее. Например, если температура кабеля, проложенного в коллекторе, 40 °С, воздух в нем нагрет до 20, 30, 40, 50 °С, то при 20 °С охлаждение интенсивнее, чем при 30 °С, при 40 ° С кабель не охлаждается (так как температуры кабеля и воздуха одинаковы), а при 50 °С воздух не охлаждает, а нагревает кабель.
Из этой особенности теплообмена следуют практически важные выводы: а) более нагретое изделие нагревает менее нагретое (а не наоборот), причем поток нагретого воздуха всегда направлен снизу вверх; б) любое включенное изделие нагревает воздух, т.е. ухудшает условия охлаждения всех изделий. А чем меньше объем изделия, тем его температура выше и, следовательно, меньше допустимое превышение температуры изделий. Варианты различного взаимного расположения изделий приведены на рис. 8. Оценим эти варианты, выполнив упражнение 22.
Упражнение 22. На рис. 8 показаны разные варианты расположения электротехнических изделий.
Ответить на вопросы: 1. Как правильно расположить диод 2\ над резистором 1 или под ним (рис. 8,в)? 2. Как правильно закрепить трубчатый резистор 3: на шпильке 5 со скобками 6 или охватив его обоймами 7, под которые подложены полоски асбеста 4 (рис. 8,б) ? 3. Как правильно расположить резисторы 8 (на рис. 8, г видны их торцы) : один под другим или вразбежку? 4. В каком случае охлаждение лучше: при открытой установке аппаратов 9 на панели 10 (рис. 8.в) или в шкафу //? 5. Одинаковы ли допустимые токи на контакты однотипных аппаратов в открытом и закрытом исполнениях (в кожухах, чехлах, шкафах)? 6. Что нужно сделать, если температура среды, в которой проложен кабель, выше расчетной? 7. В технических документах и книгах встречаются термины "допустимая температура" и "допустимое превышение температуры". 1хть ли между этими терминами существенная разница?
Ответы. I. Правильное расположение диода под резистором, иначе резистор будет подогревать диод.
Правильное закрепление резистора на шпильке. При креплении обоймами участки резистора под ними будут перегреваться.
Расположение вразбежку правильнее: нагретый нижними резисторами воздух будет проходить между резисторами, расположенными выше.
Охлаждение лучше при открытой установке.
Шкафы, оболочки, чехлы ухудшают условия охлаждения. Поэтому допустимые токовые нагрузки на контакты открытых аппаратов больше: например при открытом исполнении 25 А, а при защищенном (в чехле) 23 А.
Неправильное взаимное расположение изделий
Рис. 8. Неправильное взаимное расположение изделий приводит к их перегреванию - к упражнению 22
Нужно ввести понижающий коэффициент, указанный в ПУЭ, и снизить. таким образом, допустимую плотность тока.
Разница весьма существенная. Так, допустимая температура определяется классом нагревостойкости изоляции и составляет, например, для класса Y (волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка, натурального шелка, непропитанные и не погруженные в жидкий электроизоляционный материал, и т.п.) 90 °С. Допустимое превышение температуры меньше допустимой температуры, так как изделие находится в среде, которая сама нагрета. Например, если допустимая температура 90 °С, а температура среды 40 С, то допустимое превышение температуры 90 40- 50°С.
Выше было подчеркнуто, что теплота может сама собой переходить только от более нагретого тела к менее нагретому. Поэтому возникает вопрос: как обходят это естественное направление процесса, создавая холодильники? Ведь в холодильной камере значительно холоднее, чем в комнате. Нет ли здесь
противоречия? Противоречия нет. Естественный ход процесса не нарушается. Все дело в том, что на "извлечение теплоты" из холодной камеры и передачу его в теплую комнату затрачивается энергия, в чем легко убедиться, рассмотрев принцип работы домашнего компрессионного холодильника.
В шкафу холодильника находятся испаритель, компрессор, конденсатор и соединяющие их трубки. Вся эта система заполнена фреоном или другим аналогичным веществом, способным интенсивно испаряться при низких температурах.
В испарителе жидкий фреон испаряется, а так как теплота, необходимая для работы испарения, отбирается от внутреннего пространства шкафа, температура в шкафу понижается. Одним словом, здесь использован тот же способ, что и при охлаждении бутылки молока, обернутой мокрой тряпкой. Но тряпка с течением времени высыхает и охлаждение прекращается. Чтобы оно продолжалось, тряпку нужно вновь смочить, т.е. добавить воды.
В холодильнике фреон не добавляется, а его пары принудительно обращаются в жидкость, которая опять поступает в испаритель и вновь используется. Это происходит примерно следующим образом.
Из испарителя пары засасываются компрессором, сжимаются в нем (и при этом нагреваются), затем поступают в конденсатор — сосуд большого объема, охлаждаемый воздухом, где, расширяясь и охлаждаясь, они конденсируются. Полученный в конденсаторе жидкий фреон поступает в испаритель, а так как в нем давление понижено, происходит испарение и процесс возобновляется в той же последовательности. Энергия для работы компрессора поступает из электросети при помощи электродвигателя.
Заметим, что нагрев задней стенки холодильника во время работы компрессора - явление необходимое. Действительно, именно благодаря тому, что задняя стенка холодильника (нагретая "извлеченной" из шкафа теплотой) горячее, чем воздух в комнате, происходит передача теплоты из холодильника в комнату, т.е. от более нагретого тела к менее нагретому.
Сильное охлаждение в ряде случаев вредно. Итак, нагрев электрооборудования, хоть и неизбежен, но, как правило, вреден. Не следует ли из этого логический вывод, что чем холоднее, тем лучше? Отнюдь не следует. Чтобы в этом убедиться, рассмотрим три примера.
Сопротивление изоляции нельзя измерять при отрицательных температурах. Дело в том, что наиболее распространенная причина ухудшения изоляции -   ее увлажнение. А на морозе влага замерзает. Значит, результаты измерений будут неправильными, причем в опасную сторону — измерения покажут лучшую изоляцию, чем на самом деле.
Провода и кабели не всех марок можно прокладывать при низких температурах, так как некоторые изоляционные материалы, например пластмассы, при низких температурах становятся хрупкими. При перегибании в изоляции образуются волосяные трещины, что совершенно недопустимо. Этим и объясняются ограничения: заводы-изготовители указывают температуру, ниже которой прокладка данной марки провода (кабеля) не допускается.
При длительном отключении электрооборудования его приходится подогревать. Так, например, температура остановленного двигателя может оказаться ниже температуры, при которой наступает конденсация находящихся в воздухе водяных паров. В этом случае если повысится температура в электромашинном помещении, то избыточная влага, конденсируясь на холодных обмотках машины, снизит сопротивление ее изоляции. Для предотвращения этого недопустимого явления остановленные крупные машины подогревают электропечами.
Есть и другие случаи, когда электрооборудование приходится подогревать. Вопрос о выпадении влаги, содержащейся в воздухе, подробно рассмотрен в § 5.



 
« Как выполняются заводские подстанции   Как организовать электромонтажные работы »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.