/
Автор: Шустов М.А. Корякин-Черняк С.Л. Партала О.Н. Повный А.В.
Теги: электротехника справочник электромонтаж освещение электробезопасность
ISBN: 978-5-94387-862-6
Год: 2014
Текст
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМ
СПРАВОЧНИК
Основные понятия электротехники, правила, законы, формулы и системы
единиц • Электротехнические материалы • Электробезопасность:
меры безопасности, системы заземления, молниезащита, УЗО, автоматы
защиты, дифавтоматы • Освещение: люминесцентные лампы и ПРА,
галогенки, светодиодные лампы, ленты • Эксплуатация и ремонт:
электрические аппараты, электродвигатели, электроизмерительные
приборы, электронагревательные элементы, сварочные источники
классические и инверторные • Обзор ресурсов Интернет для электриков
о-
-о
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ
СПРАВОЧНИК
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
^НиТ
\йздатёльство^^
Наука и Техника, Санкт-Петербург
2014
Электротехнический справочник. Практическое применение современных технологий. —
СПб.: Наука и Техника, 2014. — 592 с.
Под редакцией Корякина-Черняка С.Л.,
члена Международной академии информационных процессов и технологий
Авторский и редакторский коллектив:
Корякин-Черняк С.Л., Шустов М. А.,Портала О.Н., Повный А.В., Никулин С.А.,
Давиденко Ю.Н., Шмаков С.Б., Володин В.Я., Мукомол Е.А.
ISBN 978-5-94387-862-6
Быстро развивается рынок электротехнического оборудования, инструментов, электро-
установочных изделий, компонентов силовой электроники, сварочной техники. Работа
с новинками требует новой информации, новых знаний, нового подхода в справочной
литературе. В справочнике сделан упор на рассмотрение информации для современного
электрика. Рассматриваются методики обслуживания, правильной эксплуатации, ремонта
электротехнического оборудования.
Теоретическая глава знакомит с основными понятиями, формулами и системами единиц
электротехники. Удобны для практического использования таблицы пересчета единиц.
В справочнике приводится большой обзор Интернет-ресурсов по электротехнике для
основных разделов справочника. Из приведенных сайтов можно почерпнуть самую све-
жую информацию от производителей, а также дополнительные сведения по материалам и
устройствам, которые из соображений оптимизации объема справочника не вошли в его
состав. По указанным адресам можно определиться с приобретением соответствующей
продукции у производителей или через сбытовые структуры.
Справочник предназначен для широкого круга читателей. Он будет полезен как профессио-
нальным электрикам, инженерам, конструкторам, так и домашним мастерам.
Автор и издательство не несут ответственности
за возможный ущерб, причиненный в ходе
использования материалов данной книги.
Контактные телефоны издательства
+7 (812) 412-70-25,412-70-26
+38 (044) 468-05-83
Официальный сайт: www.nit.com.ru
© Корякин-Черняк СЛ. и др.
© Наука и Техника (оригинал-макет), 2014
ООО «Наука и Техника».
Лицензия № 000350 от 23 декабря 1999 года.
198097, г. Санкт-Петербург, ул. Маршала Говорова, д. 29.
Подписано в печать23.09.2013. Формат 70x100 1/16.
Бумага газетная. Печать офсетная. Объем 37 п. л.
Тираж 1500 экз. Заказ № 698.
Отпечатано с готовых диапозитивов
в ГП ПО «Псковская областная типография»
184004, г. Псков, ул. Ротная, 34
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники.................... 11
1.1. Основные определения электротехники......................................... 11
Понятия, относящиеся к электромагнитным явлениям............................ 11
Понятия, относящиеся к электрическому полю................................. 13
Понятия, относящиеся к электрическому току.................................. 15
Понятия, относящиеся к магнитному полю...................................... 17
Понятия, относящиеся к электрическим и магнитным свойствам сред............. 18
Понятия, относящиеся к электрическим цепям.................................. 19
Понятия, относящиеся к топологии электрических цепей........................ 28
Понятия, относящиеся к электромагнитным процессам........................... 31
1.2. Основные законы и правила электротехники................................... 37
1.3. Основные формулы электротехники............................................ 40
Расчетные формулы для цепей трехфазного тока................................ 40
Расчетные формулы для цепей переменного однофазного тока.................... 41
Расчетные формулы для цепей с чисто активным сопротивлением................. 42
Расчетные формулы для цепей с чисто индуктивным сопротивлением.............. 42
Расчетные формулы для цепей с чисто емкостным сопротивлением................ 43
Расчетные формулы для цепей, содержащих последовательно включенные активное
индуктивное и емкостное сопротивления...................................... 44
Расчетные формулы для цепей, содержащих параллельно включенные активное,
индуктивное и емкостное сопротивления...................................... 44
Расчетные формулы для цепей постоянного тока................................ 45
Формулы для расчета емкости и индуктивности................................. 47
Основные законы и формулы для магнитных цепей............................... 49
Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.............................. 51
Расчетные формулы электрической мощности ^энергии........................... 53
Расчетные формулы электрического сопротивления.............................. 55
Расчетные формулы соединения резисторов..................................... 56
Упрощенные расчетные электротехнические формулы............................. 56
1.4. Система единиц в электротехнике............................................. 57
1.5. Основные соотношения единиц в электротехнике................................ 77
Пересчет единиц электрического заряда....................................... 78
Пересчет единиц линейной плотности заряда................................... 79
Пересчет единиц поверхностной плотности заряда...•.......................... 79
Пересчет единиц объемной плотности заряда............................... 79
Пересчет единиц электрического тока....................................... 80
Пересчет единиц линейной плотности тока....................'................ 80
Пересчет единиц поверхностной плотности тока................................ 81
Пересчет единиц электрического сопротивления................................ 81
Пересчет единиц удельного электрического сопротивления.. ................. 82
Пересчет единиц электростатического потенциала и напряжения................. 82
Пересчет единиц электрической проводимости.................................. 83
Пересчет единиц удельной электрической проводимости......................... 83
Пересчет единиц напряженности электрического поля........................... 84
Пересчет единиц электрической емкости....................................... 85
Пересчет единиц индуктивности............................................... 86
Глава 2. Металлы и их сплавы......................................................... 87
2.1. Электрические свойства металлов и их сплавов................................ 87
2.2. Черные металлы.............................................................. 87
2.3. Сплавы, используемые в магнито про водах.................................... 89
2.4. Металлопрокат............................................................... 89
2.5. Проводниковые материалы..................................................... 92
2.6. Сплавы для катушек сопротивлений и измерительных приборов................... 98
2.7. Жаростойкие сплавы для нагревательных приборов.............................. 99
2.8. Контактные материалы..................................................... 102
2.9. Токопроводящие жилы........................................................ 105
Глава 3. Припои и флюсы............................................................. 109
3.1. Классификация припоев и система их обозначений............................. 109
3.2. Свойства припоев......................................................... 110
3.3. Классификация флюсови система их обозначений.. ................. 117
3.4. Свойства флюсов............................................................ 118
4
Электротехнический справочник
Глава 4. Электробезопасность...................................................... 122
4.1. Действие электрического тока на человека.................................. 122
4.2. Заземление.............................................................. 127
4.3. Молниезащита....................х......................................... 134
4.4. Устройства защитного отключения........................................... 140
4.5. Токи короткого замыкания................................................. 149.
4.6. Средства индивидуальной защиты............................................ 151
4.7. И нструмент эл ектри ка................................................... 152
4.8. Меры пожарной безопасности................................................ 154
Глава 5. Люминесцентные лампы...................................................... 157
5.1. Устройство и принцип работы. Достоинства и недостатки..................... 157
Принцип построения........................................................ 157
Достоинства люминисцентных ламп......................................... 159
Недостатки люминисцентных ламп............................................ 161
Классификация ЛЛ ведущих производителей................................. 162
Характеристики и параметрами люминесцентных ламп.......................... 163
5.2. Стандартные люминесцентные лампы........................................ 164
Особенности ламп, которые нужно учитывать................................. 164
Маркировка.............................................................• •• 164
Коды цветности............................................................ 165
Разновидности зарубежных ЛЛ............................................... 166
Отечественные ЛЛ......................................................... 166
5.3. Люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей.......................... 168
Особенности............................................................... 168
Достоинства............................................................... 168
* Характеристики........................................................... 169
5.4. Современные люминесцентные лампы Т5..................................... 176
5.5. Современные ультрафиолетовые и специальные люминесцентные лампы........... 180
Лампы для дезинфекции, загара, установок фотобиологического.действия...... 180
Лампы для освещения аквариумов............................................ 182
Лампы для декоративного освещения......................................... 184
5.6. Компактные люминесцентные лампы........................................... 185
Классификация КЛЛ......................................................... 185
Дополнительные возможности КЛЛ............................................ 185
Соответствия КЛЛ различных производителей................................. 186
Технические характеристики КЛЛ.......................................... 187
5.7. Безэлектродные индукционные люминесцентные лампы.......................... 193
Создание безэлектродных индукционных люминесцентных ламп................... 193 •
Принцип действия ИЛЛ...................................................... 193
Технические характеристики ИЛЛ типа QL.................................... 196
Компактные ИЛЛ фирмы GE................................................... 197
Компактные ИЛЛ фирмы OSRAM.............................................. 198
Глава б. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп............................ 202
6.1. Электромагнитные ПРА. Принцип работы и недостатки......................... 202
Что такое балласт?........................................................ 202
Схема светильника с электромагнитным ПРА.................................. 203
6.2. Электронные стартеры...................................................... 206
Достоинства электронных стартеров......................................... 206
Разновидности электронных стартеров....................................... 206
Принцип действия электронного стартера на ИМС UBA2000T.................... 207
Принцип действия электронного стартера на ИМС EFS STARLIGHT KIT........... 215
6.3. Электронные ПРА........................................................... 216
Преимущества электронных ПРА.............................................. 216
Основные направления развития ПРА......................................... 217
Электрические параметры ЭПРА............................................. 219
Отечественные электронные ПРА............................................. 219
Структурная схема электронного балласта................................... 219
Как зажечь люминесцентную лампу........................................... 220
Микросхемы управления балластами........................................ 221
Программы для проектирования электронных балластов...................... 222
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты......................................... 223
7.1. Устройство и принцип работы светодиодов................................... 223
Принцип действия светодиода............................................. 223
Какое строение имеет светодиод?........................................... 224
Содержание
5
7.2. Строение мощных светодиодов................................................ 225
Принципы получения белого свечения......................................... 225
Принципы построения мощных светодиодов..................................... 228
7.3. Современные высокоэффективные светодиоды................................... 231
7.4. Питание светодиодов........................................................ 233
Требования к питанию светодиодов........................................... 233
Особенности питания белых светодиодов...................................... 233
7.5. Устройство и принцип действия светодиодных ламп............................ 237
Общие сведения............................................................. 237
Достоинства и недостатки светодиодных ламп................................. 238
Устройство светодиодной лампы.............................................. 239
Пускатель-балласт (драйвер)................................................ 239
Алюминиевый радиатор....................................................... 241
Плата, на которой установлены светодиоды................................... 242
Светодиоды................................................................. 245
Рассеивающая свет оптика (линзы, рассеиватели)............................. 245
Цоколь..................................................................... 247
7.6. Светодиодные лампы фирмы Shine Technologies Limited........................ 248
Светодиодные лампы Shine на основе диодов Cree............................. 248
Светодиодные лампы Shine профессионального назначения...................... 251
Светодиодные лампы Shine декоративные..................................... 252 •
Светодиодные панели Shine.................................................. 254
7.7. Светодиодные лампы фирмы Philips.....................................ч..... 255
7.8. Светодиодные лампы фирмы OSRAM............................................. 255
7.9. Светодиодные ленты............................................-........... 262
Достоинства светодиодных лент............................................ 262
Устройство и внутренняя схема светодиодной ленты........................... 263
Глава 8. Галогенные лампы................................................ 266
8.1. Принцип работы галогенных ламп............................................... 266
Что такое галогенная лампа накаливания...................................... 266
Принцип действия............................................................ 266
8.2. Техническая информация....................................................... 267
Преимущества галогенных ламп................................................ 267
Основные параметры........................................................ 268
Типовые схемы включения....’................................................ 269
Габаритные размеры галогенных ламп.........................................
Срок службы................................................................
Эксплуатационные особенности...............................................
8.3. Современные галогенные лампы с питанием 220 В...............................
Линейные (софитные) галогенные лампы.......................................
Линейные лампы повышенной эффективности.....................................
Одноцокольные галогенные лампы с резьбовыми цоколями.......................
Капсульные галогенные лампы................................................
Зеркальные галогенные лампы................................................
8.4. Низковольтные галогенные лампы..............................................
269
269
270
271
271
272
272
273
274
275
Для чего нужен переход к низкому напряжению питания....................... 275
Низковольтные капсульные лампы.............................................. 275
Низковольтные лампы с интерференционными отражателями....................... 276
Низковольтные зеркальные лампы с алюминиевыми отражателями.................. 278
8.5. Трансформаторы и электроника для галогенных ламп............................ 280
Особености включения низковольтных галогенных ламп.......................... 280
Преимущества электронных трансформаторов................................... 281
Расчет электронного трансформатора под различные мощности.................. 283
Блок питания на микросхеме TDA4605......................................... 284
8.6. Продление срока службы и регулировка яркости свечения....................... 285
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт................... 287
9.1. Классификация электрических аппаратов...................... л................ 287
Определение и классификация................................................. 287
Классификация электрических аппаратов по назначению........................ 288
Классификация электрических аппаратов по принципу действия и характеру работы. 288
Исполнение электрических аппаратов по степени защиты........................ 289
Климатическое исполнение электрических аппаратов............................ 290
9.2. Модульные электрические аппараты............................................ 290
Назначение................................................................ 290
Классификация..........................................„.................... 291
6
Электротехнический справочник
9.3. Электромагнитные реле управления.............................................. 291
Назначение и классификация................................................... 291
Выбор электромагнитного реле................................................. 293
Наладка и настройка контактов при эксплуатации электромагнитных реле......... 293
Уменьшение и устранение искрения контактов электромагнитных реле............. 295
9.4. Катушки электрических аппаратов............................................... 296
Определение и классификация.................................................. 296
Борьба с перегревом катушек.................................................. 297
Замена катушки............................................................. 298
9.5. Герконы и герконовые реле..................................................... 299
Достоинства и недостатки герконов.......................................... 299
Принцип действия герконов................................................... 299
Устройство герконовых реле................................................... 300
Герсиконы и гезаконы......................................................... 301
9.6. Реле времени.................................................................. 301
Назначение и классификация реле времени...................................... 301
Реле времени с электромагнитным замедлением.................................. 302
Схемы включения реле времени................................................. 304
Электронные реле времени..................................................... 305
9.7. Электромагнитные контакторы................................................... 306
Классификация контакторов.................................................... 306
Выбор контакторов............................................................ 307
Параметры контактора......................................................... 308
Устройство контакторов.......................'............................... 308
Контакторы постоянного тока.................................................. 309
Контакторы переменного тока.................................................. 309
9.8. Электромагнитные пускатели............:....................................... 310
Назначение и разновидности................................................... 310
Выбор электромагнитного пускателя............................................ 311
Схема Подключения магнитного пускателя..................................... 313
Схема подключения реверсивного магнитного пускателя.......................... 315
Наладка и эксплуатация электромагнитных пускателей и контакторов............. 316
Неисправности электромагнитных пускателей и методы их устранения............. 318
9.9. Бесконтактные контакторы и пускатели.......................................... 319
Назначение................................................................... 319
Достоинства и недостатки бесконтактных аппаратов............................. 319
Тиристорный однополюсный контактор.......................................... 321
Бесконтактные тиристорные пускатели.......................................... 321
9.10. Электрические аппараты ручного управления.... ............................... 322
Назначение и классификация................................................... 322
Буквенные обозначения рубильников............................................ 323
Особенности конструкции рубильников и переключателей......................... 323
Ящики силовые с рубильниками................................................. 324
Эксплуатация и ремонт рубильников ...;....................................... 325
9.11. Пакетные выключатели и переключатели....................................... 326
Пакетные выключатели........................................................ 326
Пакетные переключатели...............................:....................... 327
Трехполюсный пакетный переключатель.......................................... 328
9.12. Аппараты для коммутаций цепей управления................................... 329
Назначение................................................................... 329
Устройство универсальных переключателей...................................... 329
Переключатели для фланцевого монтажа......................................... 331
Кнопки управления............................................................ 332
9.13. Аппараты защиты и плавкие предохранители..................................... 332
Назначение..........................................................,........ 332
Виды защиты и требования к ней............................................... 333
Плавкие предохранители....................................................... 334
Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей............... 334
Выбор предохранителей для защиты магистралей, питающих несколько асинхронных
электродвигателей............................................................ 335
Выбор предохранителей для защиты магистралей при отсутствии самозаггускающихся
электродвигателей............................................................ 336
Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки.. 336
Обеспечение селективности срабатывания плавких предохранителей............... 337
Выбор плавких предохранителей для защиты цепей управления.................... 340
9.14. Тепловые реле........................;....................................... 341
Принцип действия тепловых реле............................................... 341
Времятоковые характеристики теплового реле................................... 342
Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле................ 342
Содержание
7
Конструкция тепловых реле..................................................... 343
Выбор тепловых реле........................................................... 344
9.15. Термисторная (позисторная) защита электродвигателей........................... 345
Назначение термочувствительных защитных устройств............................. 345
Работа схем позисторной защиты................................................ 346
Применение термозащиты........................................................ 348
9.16. Автоматические выключатели.................................................... 348
Назначение.................................................................... 348
Термины и определения......................................................... 350
Параметры автоматических выключателей......................................... 350
Принцип действия.............................................................. 351
Защитные характеристики автоматических выключателей........................... 351
Автоматический выключатель АБ25............................................. 352
Выбор автоматических выключателей............................................. 353
Эксплуатация аппаратов защиты............................................. 354
9.17. Обозначения электрических аппаратов на электрических схемах................... 355
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт.......................... 357
10.1. Выбор электродвигателя......................................................... 357
Условия для выбора электродвигателя........................................... 357
Выбор электродвигателей по мощности........................................... 358
10.2. Что можно узнать об электродвигателе, зная его каталожные данные.............. 359
Состав информации каталога.................................................... 359
Система обозначений и примеры................................................. 360
Номинальная мощность двигателя................................................ 361
Механические характеристики и пусковые свойства двигателя..................... 361
Рабочие характеристики электродвигателей..................................... 362
10.3. Монтаж и центровка электродвигателя............................................ 363
Основания для электродвигателей................;.............................. 363
Центровка электродвигателей................................................... 364
Монтаж двигателей с фазным ротором........................................... 366
Монтаж пускового реостата..................................................... 366
Проверка контактных колец и обмотки ротора.................................... 367
10.4. Первый пуск электродвигателя................................................... 368
10.5. Пуск двигателя с фазным ротором................................................ 369
10.6. Измерение вибрации электродвигателей........................................... 371
Причины возникновения вибрации.................,..................................... 371
Технические характеристики виброметров........................................ 372
10.7. Устранение вибрации электродвигателя. Л........................................ 373
Методика поиска внешних причин вибрации..................................... 373
Методика поиска внутренних причин вибрации.................................... 374
10.8. Схемы присоединения асинхронных электродвигателей к сети....................... 375
Схемы присоединения односкоростных асинхронных электродвигателей
с короткозамкнутым ротором.................................................... 375
Схемы присоединения многоскоростных асинхронных электродвигателей
с короткозамкнутым ротором.................................................... 376
10.9. Определение начала и концы фаз обмотки асинхронного двигателя...... ........... 378
Напряжения сети и схемы статорных обмоток электродвигателя.................... 378
Определение согласованных выводов (начал и концов) фаз статорной обмотки...... 379
10.10. Включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть без перемотки......... 382
10.11. Измерение параметров трехфазного асинхронного двигателя при условиях,
отличных от номинальных................................................................. 384
10.12. Предупреждение повреждения изоляции обмотки статора асинхронного
электродвигателя........................................................................ 385
Причины повреждения обмоток статора асинхронных электродвигателей............. 385
Сопротивление изоляции обмотки статора асинхронных электродвигателей.......... 387
10.13. Влияние токовых перегрузок на работу и срок службы электродвигателей........... 387
Перегрузки электродвигателя технологического происхождения.................... 388
Аварийные перегрузки электродвигателя....................................... 388
Перегрузки при длительном режиме работы с постоянной нагрузкой................ 388
Перегрузки при переменном длительном режиме работы.......................... 390
10.14. Контроль температуры нагрева электрических двигателей.......................... 390
10.15. Способы контроля нагрева электрооборудования в процессе эксплуатации........... 391
Методы контроля нагрева электрооборудования................................... 391
Контроль нагрева электрооборудования по методу термометра..................... 391
Контроль нагрева электрооборудования термометром с указателем манометрического типа... 392
Контроль нагрева электрооборудования с помощью термометров сопротивления...... 393
8
Электротехнический справочник
Контроль нагрева электрооборудования по методу термопары.................... 393
Контроль нагрева электрооборудования по методу инфракрасного излучения...... 394
10.16. Определение температуры обмоток электродвигателей переменного тока
по их сопротивлению.................................................................. 394
Метод сопротивления......................................................... 394
Метод амперметра-вольтметра............................................... 395
10.17. Методы диагностики неисправностей асинхронных электродвигателей.............. 396
10.18. Предупреждение повреждения изоляции обмотки статора асинхронного
электродвигателя................................................................... 400
Измерение сопротивления изоляции электрических машин...................... 400
Способы сушки асинхронных электродвигателей................................. 400
10.19. Методы определения места повреждения изоляции обмотки........................ 402
10.20. Разборка и сборка электродвигателей при ремонте.............................. 403
Порядок разборки электродвигателей.......................................... 403
Порядок сборки электродвигателей............................................ 404
10.21. Определение места короткого замыкания в обмотках электрических машин
переменного тока..................................................................... 406
Признаки замыкания в обмотках............................................. 406
Опыт определения дефектной фазы............................................. 407
Диагностика обмоток......................................................... 409
Метод последовательного деления на части................................... 409
10.22. Срочный аварийный ремонт обмотки с удалением из схемы поврежденных катушек... 410
10.23. Измерение сопротивления обмоток электродвигателей по постоянному току........ 412
Цель проведения измерений сопротивления обмоток............................. 412
Метод амперметра-вольтметра............................................... 412
Мостовой метод.............................................................. 413
Измерение сопротивления обмоток электродвигателей постоянному току.......... 414
Определение температуры обмотки............................................. 416
10.24. Эксплуатация электродвигателей............................................... 417
Глава 11. Электроизмерительные приборы............................................... 419
11.1. Измерение электрических величин.............................................. 419
Основные электрические величины............................................. 419
Виды средств электротехнических измерений................................... 419
Разновидности измерительных приборов........................................ 420
Рекомендации по использованию измерительных приборов........................ 420
Цифровые измерительные приборы.............................................. 421
11.2. Как измерить удельное сопротивление земли................................... 422
Электрофизические свойства земли.......................................... 422
Измерение удельного сопротивления земли................................... 423
11.3. Измерение сопротивления петли «фаза-нуль».................................... 424
Сопротивления петли «фаза-нуль»............................................. 424
Метод амперметра-вольтметра при измерении сопротивления петли фаза-нуль. ... 425
11.4. Способы контроля состояния контактных соединений........................... 426
Контроль состояния контактных соединений с помощью измерительной штанги с
милливольтметром........................................................... 426
Контроль состояния контактных соединений методом амперметра-вольтметра...... 427
11.5. Измерение сопротивления изоляции электрооборудования с помощью мегаомметра ... 427
Руководящие документы....................................................... 427
Измерение сопротивления изоляции с помощью мегаомметра...................... 427
Порядок проведения измерений при испытании изоляции мегаомметром............ 428
Присоединение токоотводящего электрода...................................... 429
11.6. Измерение сопротивления контура защитного заземления......................... 430
За щитное заземлен ие....................................................... 430
Измерители сопротивления заземления......................................... 430
Порядок проведения измерения сопротивления контура защитного заземления..... 431
Как провести проверку соединения заземлителей с заземляемыми элементами..... 432
Глава 12. Электронагревательные элементы: устройство, эксплуатация и ремонт.......... 434
12.1. Схемы включения нагревательных элементов электротермических установок........ 434
Общее сведения.............................................................. 434
Однофазные нагревательные установки......................................... 434
Трехфазные нагревательные установки........................................ 435
12.2. Трубчатые электрические нагреватели ........................................ 436
Общее сведения.............................................................. 436
Устройство ТЭНов...-........................................................ 436
Достоинства и недостатки ТЭНов.............................................. 437
Содержание
9
Рекомендации по выбору ТЭНа................................................. 437
Эксплуатация ТЭНов.......................................................... 438
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы:
устройство, эксплуатация и ремонт................................................... 439
13.1. Силовые трансформаторы: назначение, классификация,
номинальные данные трансформаторов................................................ 439
Назначение трансформаторов.................................................. 439
Классификация трансформаторов............................................... 439
Повышающие и понижающие трансформаторы...................................... 440
Номинальные данные трансформаторов.......................................... 440
13.2. Автотрансформаторы......................................................... 441
Назначение и устройство автотрансформаторов................................. 441
Принцип действия автотрансформаторов........................................ 442
Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы)..................................... 443
Трехфазные автотрансформаторы............................................... 444
Недостатки автотрансформаторов.............................................. 444
13.3. Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов........................... 445
Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов......................... 445
Группы соединений обмоток трансформатора.................................... 446
13.4. Параллельная работа силовых трансформаторов................................. 449
Условия параллельной работы трансформаторов................................ 449
Распределение нагрузок между трансформаторами, включенными на параллельную работу. 450
Фазировка трансформаторов для включения их на параллельную работу........... 451
13.5. Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов.............. 452
Значение коэффициента трансформации......................................... 452
Определение коэффициента трансформации...................................... 452
Метод двух вольтметров...................................................... 453
Прибор типа УИКТ-3.......................................................... 456
13.6. Признаки неисправной работы силовых трансформаторов при эксплуатации........ 456
Перегрузка трансформатора................................................... 456
Ненормальное гудение в трансформаторе....................................... 457
Потрескивание внутри трансформатора......................................... 458
Пробой обмоток трансформатора и обрыв в них................................. 458
Работа газовой защиты трансформатора........................................ 459
Ненормальное вторичное напряжение трансформатора............................ 460
13.7. Эксплуатация комплектных трансформаторных подстанций........................ 461
Состав и условное обозначение КТП........................................... 461
Подключение КТП............................................................. 462
Техническое обслуживание комплектных трансформаторных подстанций............ 463
13.8. Обслуживание измерительных трансформаторов напряжения....................... 464
13.9. Обслуживание трансформаторов тока........................................... 466
Схемы соединения............................................................ 466
Конструкции трансформаторов тока............................................ 467
Эксплуатация трансформаторов тока........................................... 467
Почему вторичную обмотку трансформатора тока нельзя оставлять разомкнутой... 468
13.10. Неисправности измерительных трансформаторов в цепях учета
электрической энергии............................................................... 469
Характерный признак повреждения трансформатора тока......................... 469
Повышенная нагрузка измерительных трансформаторов........................... 469
Повышенное падение напряжения в цепях напряжения............................ 470
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт....... 471
14.1. Классификация............................................................... 471
Основные типы сварочных источников.......................................... 471
Единая система обозначения и классификация сварочных источников............. 473
14.2. Классические сварочные источники для ручной сварки переменным током......... 474
Основные требования к классическому сварочному источнику.................... 474
Основные типы сварочных трансформаторов..................................... 476
14.3. Варианты конструкций классических сварочных источников...................... 479
Сварочный трансформатор со ступенчатой регулировкой тока.................... 479
Сварочный источник Буденного................................................ 483
Конструкция сварочного источника............................................ 486
Настройка сварочного источника.............................................. 489
Сварочный источник с резонансным конденсатором.............................. 490
Сварочный источник переменного тока с плавной регулировкой.................. 493
Сварочный источник постоянного тока с электронной регулировкой. 496
Элементная база............................................................. 500
10
Электротехнический справочник
Глава 15. Сварочные источниким инверторные:
устройство,эксплуатация и ремонт ................................................. 502
15.1. Принцип построения и работа инверторных сварочных источников................... 502
Влияние рабочей частоты на габариты трансформатора............................. 502
Блок-схема инверторного сварочного источника................................... 502
Типы трансформаторов.......................................................... 503
Однотактный прямоходовый преобразователь....................................... 503
Двухтактный мостовой преобразователь........................................... 507
15.2. Элементная база инверторных сварочных источников............................... 509
ШИМ-контроллеры................................................................ 509
Транзисторы.................................................................... 526
Мощные диоды................................................................... 528
15.3. Сварочные источники BRIMA..................................................... 528.
Состав семейства сварочных источников BRIMA.................................... 528
Выбор источника для рассмотрения.............................................. 529
Технические характеристики BRIMA ARC-160....................................... 529
Состав сварочного источника BRIMA ARC-160 и назначение плат.................... 529
Выпрямитель №1............................................................... 530
Преобразователь...............................................;............... 535
Выпрямитель №2................................................................ 535
Плата управления............................................................... 539
Плата драйверов................................................................ 543
15.4. Сварочные источники семейства COLT............................................. 545
Назначение инверторного сварочного источника COLT-1300......................... 545
Силовая часть.................................................................. 546
Данные моточных узлов.......................................................... 550
Блок управления................................................................ 551
Настройка...................................................................... 556
15.5. Сварочные источники семейства RANGER........................................... 557
Состав семейства RANGER....................................................... 557
Силовые цепи.................................................................. 558
Плата управления.............................................................. 560
15.6. Общая методика осмотра и ремонта инверторных сварочных источников............. 567
Пере д ремонтом инверторного сварочного источника........................... 567
Очистка сварочного источника................................................. 567
Осмотр сварочного источника................................................... 568
Проверка электронных компонентов.............................................. 569
Испытание сварочного источника................................................ 572
Глава 16. Обзор ресурсов сети Интернет по современной электротехнике.................. 574
16.1. Общетехнические и информационные сайты по электротехнике...................... 574
Специализированные поисковые системы.......................................... 574
Информационные порталы электротехнического рынка в Интернете.................. 574
Лучшие электротехнические форумы.............................................. 575
Бесплатные коллекции ГОСТов и других нормативно-технических документов........ 576
Полезные сайты для КИПовцев................................................... 577
Электронные библиотеки...................................*.................... 577
16.2. Сайты производителей электротехнической продукции............................. 578
Сайты по электротехническим материалам........................................ 578
Сайты по кабельной продукции.................................................. 578
Сайты по силовым полупроводниковым приборам................................... 579
Сайты по выключателям, контакторам, разъединителям, пускателям................ 580
Сайты по реле................................................................. 581
Сайты по электронным датчикам................................................. 582
Сайты по терморегуляторам..................................................... 582
Сайты по трансформаторам...................................................... 583
Сайты по средствам электробезопасности...................................... 584
Сайты по электроизмерительным приборам........................................ 585
Сайты по электродвигателям.................................................... 586
16.3. Интернет для домашних электриков и радиолюбителей............................. 587
Сайты по цветовой, кодовой маркировке электронных компонентов и их аналогам... 587
Самые популярные сайты для домашних электриков................................ 588
Список литературы................................................................... 589
ГЛАВА 1
БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ, ФОРМУЛЫ
И СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
1.1. Основные определения электротехники
Понятия, относящиеся к электромагнитным явлениям
Вектор Пойнтинга — это вектор, поток которого сквозь некоторую
поверхность, представляющий собой мгновенную электромагнитную
мощность, передаваемую сквозь эту поверхность, равен векторному
произведению напряженности электрического поля и напряженности
магнитного поля.
Заряд тела (электрический) [системы тел] — это скалярная величина,
равная алгебраической сумме числовых значений элементарных элек-
трических зарядов в теле [системе тел].
Квант магнитного потока — это магнитный поток, числовое значение
которого равно отношению постоянной Планка к удвоенному заряду
электрона.
Примечание. В Международной системе единиц (СИ) квант магнит-
ного потока приблизительно равен 2,06783-10~10 Вб.
Магнитная индукция — это векторная величина, характеризующая
магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся
электрически заряженную частицу со стороны магнитного поля.
Примечание. Магнитная индукция равна отношению силы, действу-
ющей на электрически заряженную частицу, к произведению заряда и
скорости частицы, если направление скорости таково, что эта сила
максимальна и имеет направление, перпендикулярное к векторам силы
и скорости, совпадающее с поступательным перемещением правого
винта при вращении его от направления силы к направлению скоро-
сти частицы с положительным зарядом.
Магнитная постоянная — это коэффициент, применяемый при записи
ряда соотношений в СИ, равный 4л 10-7 Гн/м.
Магнитное поле — это одна из двух сторон электромагнитного поля,
характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заря-
женную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее
скорости.
12
Электротехнический справочник
Магнитный поток — это скалярная величина, равная потоку магнитной
индукции.
Напряженность электрического поля — это векторная величина, характе-
ризующая электрическое поле и определяющая силу, действующую на
электрически заряженную частицу со стороны электрического поля.
Примечание. Напряженность электрического поля равна отношению
силы, действующей на заряженную частицу, к ее заряду и имеет направ-
ление силы, действующей на частицу с положительным зарядом.
Носитель (электрического) заряда — это частица, содержащая неодина-
ковое число элементарных электрических зарядов разного знака.
Сила Лоренца — это векторная величина, представляющая собой силу,
действующую на электрически заряженную частицу, движущуюся
в электромагнитном поле. Примечание. Сила Лоренца имеет две
составляющие: электрическую, не зависящую от скорости частицы,
обусловленную электрическим полем, и магнитную, пропорциональную
скорости частицы, действующую со стороны магнитного поля.
Электрическая постоянная — это коэффициент, применяемый при
записи ряда соотношений в СИ, равный величине, обратной произ-
ведению магнитной постоянной на квадрат скорости света в пустоте.
Примечание. Электрическая постоянная приблизительно равна
8,8541940-12 Ф/м.
Электрический ток — это явление направленного движения носителей
электрических зарядов и (или) явление изменения электрического
поля во времени, сопровождаемые магнитным полем.
Электрическое поле — это одна из двух сторон электромагнитного
поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную
частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и не завися-
щей от ее скорости.
Электромагнитная энергия — это энергия электромагнитного поля, сла-
гаемая из энергий электрического и магнитного полей.
Электромагнитное поле — это вид материи, определяемый во всех точ-
ках двумя векторными величинами, которые характеризуют две его
стороны, называемые «электрическое поле» и «магнитное поле», ока-
зывающий силовое воздействие на электрически заряженные частицы,
зависящее от их скорости и электрического заряда.
Элементарный электрический заряд — это свойство электрона и про-
тона, характеризующее их взаимосвязь с собственным электрическим
полем и взаимодействие с внешним электрическим полем, опреде-
ляемое для электрона и протона равными числовыми значениями с
противоположными знаками.
Примечание. Условно отрицательный знак приписывают заряду элек-
трона, а положительный — заряду протона.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
13
Понятия, относящиеся к электрическому полю
Безвихревое электрическое поле — это электрическое поле, в котором
ротор напряженности электрического поля везде равен нулю.
Вихревое электрическое поле — это такое электрическое поле, в котором
ротор напряженности электрического поты не везде равен нулю.
Диполь электрический — это совокупность двух частиц, находящихся
одна от другой на расстоянии, много большем размера частиц и много
меньшем расстояния от частиц до точек наблюдения, и обладающих
электрическими зарядами, равными по абсолютному значению, но
противоположными по знаку.
Диэлектрик — это вещество, основным электрическим свойством кото-
рого является способность поляризоваться в электрическом поле.
Емкость между двумя проводниками (электрическая) — это скалярная
величина, равная абсолютному значению отношения электрического
заряда одного проводника к разности электрических потенциалов
двух проводников при условии, что эти проводники имеют одинако-
вые по значению, но противоположные по знаку заряды и что все дру-
гие проводники бесконечно удалены.
Емкость проводника (электрическая) — это скалярная величина, харак-
теризующая способность проводника накапливать электрический
заряд, равная отношению электрического заряда проводника к его
электрическому потенциалу в предположении, что все другие прово-
дники бесконечно удалены и что электрический потенциал бесконечно
удаленной точки принят равным нулю.
Индуктированное электрическое поле — это электрическое поле, воз-
буждаемое изменением во времени магнитного поля.
Линейная плотность электрического заряда — это скалярная величина,
характеризующая распределение электрического заряда вдоль линии,
равная пределу отношения электрического заряда к элементу линии,
который содержит этот заряд, когда длина этого элемента стремится
к нулю.
Напряжение (электрическое) — это скалярная величина, равная линей-
ному интегралу напряженности электрического поля вдоль рассма-
триваемого пути.
Примечание. Электрическое напряжение U12 вдоль рассматриваемого
пути от точки 1 к точке 2 определяют по формуле
г2
Un = $Edl,
где Е — напряженность электрического поля; сП — бесконечно малый
элемент пути; г1иг2 — радиусы-векторы точек 1 и 2.
14
Электротехнический справочник
Объемная плотность электрического заряда — это скалярная величина,
характеризующая распределение электрического заряда в простран-
стве, равная пределу отношения электрического заряда, содержа-
щегося в элементе объема вещества, к объему этого элемента, когда
объем и все размеры этого элемента объема стремятся к нулю.
Поверхностная плотность электрического заряда — это скалярная вели-
чина, характеризующая распределение электрического заряда по поверх-
ности тела, равная пределу отношения электрического заряда, содержа-
щегося на элементе поверхности, к площади этого элемента, когда пло-
щадь и все размеры этого элемента поверхности стремятся к нулю.
Поляризация (электрическая) — это состояние вещества, при котором
электрический момент данного объема этого вещества имеет значе-
ние, отличное от нуля.
Поляризованность (электрическая) — это векторная величина, харак-
теризующая степень электрической поляризации вещества, равная
пределу отношения электрического момента, связанного с элементом
объема вещества, к объему этого элемента, когда объем и все размеры
этого элемента объема стремятся к нулю.
Потенциал (данной точки) (электрический) — это разность электриче-
ских потенциалов данной точки и другой определенной, произвольно
выбранной точки.
Поток электрического смещения — это скалярная величина, равная ска-
лярному поверхностному интегралу электрического смещения через
рассматриваемую поверхность.
Разность (электрических) потенциалов — это электрическое напряже-
ние в безвихревом электрическом поле, характеризующееся независи-
мостью от выбора пути интегрирования.
Силовая линия электрического [магнитного] поля — это линия в про-
странстве, касательная к которой в каждой точке совпадает по направле-
нию с напряженностью электрического поля [магнитной индукцией].
Стационарное электрическое поле — это электрическое поле не изменя-
ющихся во времени электрических токов при условии неподвижности
проводников с электрическими токами.
Стороннее поле — это поле сторонних сил с напряженностью электри-
ческого поля, равной отношению сторонней силы, действующей на
электрически заряженную частицу, к заряду этой частицы.
Сторонняя сила — это сила, действующая на электрически заряженную
частицу, обусловленная неэлектромагнитными при макроскопиче-
ском рассмотрении процессами.
Примечание. Примерами таких процессов служат химические реак-
ции, тепловые процессы, воздействие механических сил, контактные
явления.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
15
Электрический момент тела [данного объема вещества] — это вектор-
ная величина, равная геометрической сумме электрических моментов
всех электрический диполей, входящих в состав данного тела [данного
объема вещества].
Электрический момент электрического диполя — это векторная вели-
чина, равная произведению абсолютного значения одного из зарядов
электрического диполя и расстояния между частицами, образую-
щими диполь, и направленная от частицы с отрицательным зарядом к
частице с положительным зарядом.
Электрическое смещение — это векторная величина, равная геометри-
ческой сумме напряженности электрического поля в рассматриваемой
точке, умноженной на электрическую постоянную, и поляризованно-
стй в той же точке.
Электродвижущая сила (ЭДС) — это скалярная величина, характери-
зующая способность стороннего поля и индуктированного электри-
ческого поля вызывать электрический ток.
Примечание. Электродвижущая сила равна линейному интегралу
напряженности стороннего поля и индуктированного электрического
поля вдоль рассматриваемого пути между двумя точками или вдоль
рассматриваемого замкнутого контура; в случае движения элементов
контура напряженность индуктированного электрического поля опре-
деляют с учетом силы Лоренца.
Электростатическая индукция — это появление электрических зарядов
на отдельных частях проводящего тела под влиянием электростатиче-
ского поля.
Электростатическое поле — это электрическое поле неподвижных заря-
женных тел при отсутствии в них электрических токов.
Понятия, относящиеся кэлектрическому току
Вихревые (электрические) токи — это электрические токи в проводя-
щем теле, вызванные электромагнитной индукцией, замыкающиеся
по контурам, образующим односвязную область.
Линейная плотность (электрического) тока — это векторная величина,
равная пределу произведения плотности электрического тока прово-
димости, протекающего в тонком слое у поверхности тела, и толщины
этого слоя, когда последняя стремится к нулю.
Плотность (электрического) тока — это векторная величина, равная
сумме плотности электрического тока проводимости, плотности элек-
трического тока переноса и плотности электрического тока смещения.
Плотность (электрического) тока поляризации — это векторная вели-
чина, равная производной по времени от поляризованности.
16
Электротехнический справочник
Плотность (электрического) тока проводимости [переноса] — это век-
торная величина, равная пределу отношения электрического тока про-
водимости [переноса] сквозь некоторый элемент поверхности, нор-
мальный к направлению движения носителей электрического заряда,
к площади этого элемента, когда размеры этого элемента поверхности
стремятся к нулю.
Примечание. Плотность электрического тока проводимости [пере-
носа] имеет направление, совпадающее с направлением движения поло-
жительно заряженных частиц или, соответственно, противополож-
ное направлению движения отрицательно заряженных частиц.
Плотность (электрического) тока смещения — это векторная величина,
равная производной по времени от электрического смещения.
Полупроводник — это вещество, основным электрическим свойством
которого является сильная зависимость его электропроводности от
воздействия внешних факторов.
Примечание. Примером такого внешнего фактора служит темпера-
тура.
Проводник — это вещество, основным электрическим свойством кото-
рого является электропроводность.
Сверхпроводник — это вещество, основным свойством которого явля-
ется способность при определенных условиях быть в состоянии сверх-
проводимости.
Ток (полный) — это скалярная величина, равная сумме электрического
тока проводимости, электрического тока переноса и электрического
тока смещения сквозь рассматриваемую поверхность.
Ток переноса (электрический) — это электрический ток, осуществляе-
мый переносом электрических зарядов телами, количественно харак-
теризуемый скалярной величиной, равной производной по времени от
электрического заряда, переносимого телами сквозь рассматриваемую
поверхность.
Ток поляризации (электрический) — это явление движения связанных
заряженных частиц в диэлектрике при изменении его поляризован-
ное™, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной
производной по времени от суммы абсолютных значений электриче-
ских зарядов частиц, пересекающих рассматриваемую поверхность
при изменении поляризованности диэлектрика.
Ток проводимости (электрический) — это явление направленного дви-
жения свободных носителей электрического заряда в веществе или в
пустоте, количественно характеризуемое скалярной величиной, рав-
ной производной по времени от электрического заряда, переносимого
свободными носителями заряда сквозь рассматриваемую поверх-
ность.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
17
Ток смещения (электрический) — это совокупность электрического
тока смещения в пустоте и электрического тока поляризации, количе-
ственно характеризуемая скалярной величиной, равной производной
по времени от потока электрического смещения сквозь рассматривае-
мую поверхность.
Ток смещения в пустоте (электрический) — это явление изменения элек-
трического поля в пустоте, количественно характеризуемое скалярной
величиной, равной производной по времени от потока электрического
смещения в пустоте сквозь рассматриваемую поверхность.
Электропроводность — это свойство вещества проводить под действием
не изменяющегося во времени электрического поля не изменяющийся
во времени электрический ток.
Элемент (электрического) тока — это векторная величина, равная про-
изведению электрического тока проводимости вдоль линейного про-
водника и бесконечно малого отрезка этого проводника.
Элементарный контур (электрического) тока — это обтекаемый элек-
трическим током контур, размеры которого весьма малы по сравне-
нию с расстоянием до точек наблюдения.
Понятия, относящиеся к магнитному полю
Векторный магнитный потенциал — это векторная величина, ротор
которой равен магнитной индукции.
Взаимная индукция — это электромагнитная индукция, вызванная
изменением сцепляющегося с контуром магнитного потока, обуслов-
ленного электрическими токами в других контурах.
Магнетик — это вещество, основным свойством которого является спо-
собность намагничиваться.
Магнитный диполь — это любой элементарный объем, создающий на
больших по сравнению с его размерами расстояниях магнитное поле,
идентичное магнитному полю элементарного контура электрического
тока.
Магнитный момент магнитного диполя — это векторная величина для
магнитного диполя, ассоциируемая с элементарным контуром элек-
трического тока, равная произведению этого тока на поверхность,
охватываемую контуром тока, причем направление магнитного
момента нормально плоскости контура и связано с направлением тока
в контуре правилом правоходового винта.
Магнитный момент тела — это векторная величина, равная геометрической
сумме магнитных моментов всех магнитных диполей в данном теле.
Магнитодвижущая сила (вдоль контура) — это скалярная величина,
равная линейному интегралу напряженности магнитного поля вдоль
18
Электротехнический справочник
рассматриваемого контура и равная полному току, охватываемому
этим контуром.
Магнитостатическое поле — это магнитное поле неподвижных намаг-
ниченных тел. •
Намагниченность — это векторная величина, характеризующая маг-
нитное состояние вещества, равная пределу отношения магнитного
момента, связанного с элементом объема вещества, к объему этого эле-
мента, когда объем и все размеры этого элемента стремятся к нулю.
Намагничивание — это создание в веществе намагниченности.
Напряженность магнитного поля — это векторная величина, равная гео-
метрической разности магнитной индукции, деленной на магнитную
постоянную, и намагниченности.
Разность скалярных магнитных потенциалов — это скалярная вели-
чина, равная линейному интегралу напряженности магнитного поля
между двумя точками вдоль выбранного участка пути, проходящего в
односвязной области, где плотность электрического тока равна нулю.
Самоиндукция — это электромагнитная индукция, вызванная измене-
нием сцепляющегося с контуром магнитного потока, обусловленного
электрическим током в этом контуре.
Скалярный магнитный потенциал — это разность скалярных магнит-
ных потенциалов данной точки и другой, определенной, произвольно
выбранной.
Стационарное магнитное поле — это магнитное поле не изменяющихся
во времени электрических токов при условии неподвижности прово-
дников с токами.
Электромагнитная индукция — это явление возбуждения электродви-
жущей силы в контуре при изменении магнитного потока, сцепляю-
щегося с ним.
Понятия, относящиеся к электрическим
и магнитным свойствам сред
Абсолютная диэлектрическая восприимчивость — это величина, харак-
теризующая свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом
поле, скалярная для изотропного вещества и тензорная для анизо-
тропного вещества, произведение которой на напряженность элек-
трического поля равно электрической поляризованности.
Диэлектрическая восприимчивость — это величина, равная отноше-
нию абсолютной диэлектрической восприимчивости к электрической
постоянной.
Диэлектрическая проницаемость — это величина, характеризующая
диэлектрические свойства вещества, скалярная для изотропного веще-
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
19
ства и тензорная для анизотропного вещества, произведение которой
на напряженность электрического поля равно электрическому смеще-
нию.
Магнитная восприимчивость — это величина, характеризующая свой-
ство вещества намагничиваться в магнитном поле, скалярная для изо-
тропного вещества и тензорная для анизотропного вещества, произ-
ведение которой на напряженность магнитного поля равно намагни-
ченности.
Магнитная проницаемость — это величина, характеризующая магнит-
ные свойства вещества, скалярная для изотропного вещества и тен-
зорная для анизотропного вещества, произведение которой на напря-
женность магнитного поля равно магнитной индукции.
Относительная диэлектрическая проницаемость — это величина, рав-
ная отношению диэлектрической проницаемости вещества к электри-
ческой постоянной.
Относительная магнитная проницаемость — это величина, равная
отношению магнитной проницаемости вещества к магнитной посто-
янной. *
Поверхностный эффект — это явление уменьшения плотности электри-
ческого тока в проводнике по мере удаления от поверхности прово-
дника, вызванное затуханием проникающего в проводник электро-
магнитного поля.
Сверхпроводимость — это явление, заключающееся в том, что электри-
ческое сопротивление некоторых материалов исчезает при уменьше-
нии их температуры ниже некоторого критического значения, завися-
щего от материала и от магнитной индукции.
Удельная (электрическая) проводимость — это величина, характеризую-
щая электропроводность вещества, скалярная для изотропного веще-
ства и тензорная для анизотропного вещества, произведение которой
на напряженность электрического поля равно плотности электриче-
ского тока проводимости.
Удельное (электрическое) сопротивление — это величина, характери-
зующая электропроводность вещества, скалярная для изотропного
вещества и тензорная для анизотропного вещества, произведение
которой на плотность электрического тока проводимости равно
напряженности электрического поля.
Понятия, относящиеся к электрическим цепям
Система (симметричная) нулевой последовательности (токов) — это
симметричная многофазная система электрических токов, в которой
электрические токи совпадают по фазе.
20
Электротехнический справочник
Примечание. Аналогично определяют симметричные системы нуле-
вой последовательности электрических напряжений, электродвижу-
щих сил, магнитных потоков и т. д.
Система (симметричная) прямой последовательности (токов) — это
. симметричная многофазная система электрических токов, порядок
следования фаз которых принят в качестве основного.
Примечание. При основном порядке следования фаз сдвиги по фазе
каждой из фаз симметричной многофазной системы электрических
токов относительно фазы, принятой за первую, увеличиваются или
уменьшаются на одинаковую величину, равную 2л-(1 - к)/т, где т —
число фаз; к = 1, 2,..., т — номер фазы.
Примечание. Аналогично определяют симметричные системы прямой
последовательности напряжений, электродвижущих сил, магнитных
потоков и т. д.
Активная (электрическая) проводимость — это параметр пассивного
двухполюсника, равный отношению активной мощности, поглощае-
мой в этом двухполюснике, к квадрату действующего значения элек-
трического напряжения на его выводах.
Активная (электрическая) цепь — это электрическая цепь, содержащая
источники электрической энергии.
Примечание. Аналогично определяют активные участок электриче-
, ской цепи, двухполюсник.
Активное (электрическое) сопротивление — это параметр пассивного
двухполюсника, равный отношению активной мощности, поглощае-
мой в этом двухполюснике, к квадрату действующего значения элек-
трического тока через этот двухполюсник.
Амплитудно-частотная характеристика (электрической цепи) — это
зависимость от частоты модуля входной, выходной или передаточной
функции электрической цепи, выраженной в комплексной форме.
Анализ (схемы электрической) цепи — это аналитическое или числовое
описание процессов в электрической цепи и ее свойств при заданных
ее топологии и параметрах элементов.
Вебер-амперная характеристика — это зависимость потокосцепления
элемента или участка электрической цепи от электрического электри-
ческой цепи к электрическому току в нем.
Взаимная (электрическая) проводимость — это величина, равная отно-
шению выходного электрического тока к входному электрическому
напряжению, выраженная в операторной или комплексной форме.
Взаимная индуктивность — это скалярная величина, равная отношению
потокосцепления взаимной индукции одного элемента электрической
цепи к электрическому току в другом элементе, обусловливающему
это потокосцепление.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
21
Взаимное (электрическое) сопротивление — это величина, равная отно-
шению выходного электрического напряжения к входному электриче-
скому току, выраженных в операторной или комплексной форме.
Внешняя характеристика (источника электрической энергии) — это
зависимость между электрическим напряжением на выводах источ-
ника электрической энергии и электрическим током в нем.
Вольтамперная характеристика — это зависимость электрического
напряжения на выводах элемента электрической цепи от электриче-
ского тока в нем.
Входная величина (электрической цепи) — это электрический ток или
электрическое напряжение, подводимое к выводам электрической
цепи, рассматриваемым как ее вход.
Входная функция (электрической цепи) — это операторные или ком-
плексные электрические сопротивление или проводимость со стороны
входа электрической цепи.
Выходная величина (электрической цепи) — это электрический ток или
электрическое напряжение на выводах электрической цепи, рассма-
триваемых как ее выход.
Выходная функция (электрической цепи) — это операторные или ком-
плексные электрические сопротивление или проводимость со сто-
роны.
Гальваническая связь — это связь электрических цепей посредством
электрического поля в проводящей среде.
Диагностика (электрической) цепи — это определение неизвестных
параметров электрической цепи при известных топологии цепи, части
параметров цепи и ее реакции на различные воздействия.
Динамическая взаимная индуктивность — это скалярная величина, рав-
ная пределу, к которому стремится отношение приращения потокос-
цепления взаимной индукции в одной индуктивной катушке к при-
ращению электрического тока в другой индуктивной катушке, когда
последнее приращение стремится к нулю.
Динамическая емкость — это скалярная величина, равная пределу, к
которому стремится отношение приращения электрического заряда
на одном из электродов электрического конденсатора к приращению
электрического напряжения на нем, когда последнее приращение
стремится к нулю.
Динамическая индуктивность — это скалярная величина, равная пре-
делу, к которому стремится отношение приращения потокосцепления
самоиндукции в индуктивной катушке к приращению электрического
тока в ней, когда последнее приращение стремится к нулю.
Динамическая электрическая проводимость — это скалярная вели-
чина, равная пределу отношения приращения электрического тока в
22
Электротехнический справочник
резисторе к приращению электрического напряжения на нем, когда
последнее приращение стремится к нулю.
Динамическое электрическое сопротивление — это скалярная величина,
равная пределу отношения приращения электрического напряжения
на резисторе к приращению электрического тока в нем, когда послед-
нее приращение стремится к нулю.
Дифференциальная взаимная индуктивность — это величина, равная
динамической взаимной индуктивности индуктивной катушки при
бесконечно медленном изменении потокосцепления взаимной индук-
ции или электрического тока в ней.
Дифференциальная емкость — это величина, равная динамической
емкости конденсатора при бесконечно медленном изменении электри-
ческого заряда или электрического напряжения на электродах конден-
сатора.
Дифференциальная индуктивность — это величина, равная динамиче-
ской индуктивности индуктивной катушки при бесконечно медлен-
ном изменении потокосцепления самоиндукции или электрического
тока в ней.
Дифференциальная электрическая проводимость — это величина,
равная динамической электрической проводимости при бесконечно
медленном изменении электрического напряжения на резисторе или
электрического тока в нем.
Дифференциальное электрическое сопротивление — это величина, рав-
ная динамическому электрическому сопротивлению при бесконечно
медленном изменении электрического напряжения на резисторе или
^тектрического тока в нем.
Емкостная связь — это связь электрических цепей посредством электри-
ческого поля в диэлектрике.
Емкостное сопротивление — это реактивное сопротивление, обуслов-
ленное емкостью элемента: электрической цепи и равное абсолютному
значению величины, обратной произведению значений этой емкости
и угловой частоты.
Зависимый источник (электрического) напряжения — это источник
электрического напряжения, электрическое напряжение на зажимах
которого зависит от электрического тока или электрического напря-
жения в некотором участке цепи.
Зависимый источник (электрического) тока — это источник электри-
ческого тока, в котором электрический ток зависит от электрического
тока или электрического напряжения в некотором участке цепи.
Идеальный источник (электрического) напряжения — это источник
электрической энергии, электрическое напряжение на выводах кото-
рого не зависит от электрического тока в нем.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
23
Идеальный источник (электрического) тока — это источник электриче-
ской энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения
на его выводах.
Идеальный элемент (электрической цепи) — это абстрактное представле-
ние элемента электрической цепи, характеризуемое одним параметром.
Импульсная (электрическая) проводимость — это величина, равная
обобщенной производной по времени от переходной электрической
проводимости.
Импульсное (электрическое) сопротивление — это величина, равная
обобщенной производной по времени от переходного электрического
сопротивления.
Индуктивная связь — это связь электрических цепей посредством маг-
нитного поля.
Индуктивное сопротивление — это реактивное сопротивление, обуслов-
ленное собственной индуктивностью элемента электрической цепи и
равное произведению значений индуктивности и угловой частоты.
Источник (электрического) тока — это источник электрической энер-
гии, характеризующийся электрическим током в нем и внутренней
проводимостью.
Источник электрического напряжения — это источник электрической
энергии, характеризующийся электродвижущей силой и внутренним
электрическим сопротивлением.
Катушка (индуктивная) — это элемент электрической цепи, предназна-
ченный для использования его собственной индуктивности и/или его
магнитного поля. *
Ключ (идеальный электрический) — это элемент электрической цепи,
электрическое сопротивление которого принимает нулевое либо бес-
конечно большое значение, причем интервал времени перехода от
одного состояния к другому бесконечно мал.
Комплексная (электрическая) проводимость — это комплексная вели-
чина, равная отношению комплексного действующего значения сину-
соидального электрического тока в пассивной электрической цепи или
в ее элементе к комплексному действующему значению синусоидаль-
ного электрического напряжения на выводах этой цепи или на этом
элементе.
Комплексная амплитуда (синусоидального электрического) тока — это
комплексная величина, модуль и аргумент которой равны соответ-
ственно амплитуде и начальной фазе данного синусоидального элек-
трического тока.
Примечание. Аналогично определяют комплексные амплитуды сину-
соидальных электрического напряжения, магнитного потока, электри-
ческого заряда и т. д.
24
Электротехнический справочник
> Комплексное действующее значение (синусоидального электрического)
тока — это комплексная величина, модуль которой равен действую-
щему значению синусоидального электрического тока и аргумент
которой равен начальной фазе этого электрического тока.
Примечание. Аналогично определяют комплексные действующие
значения синусоидальных электрического напряжения, магнитного
потока, электрического заряда и т. д.
Комплексное мгновенное значение (синусоидального электрического)
тока — это комплексная величина, зависящая от времени, модуль и
аргумент которой равны соответственно амплитуде и аргументу дан-
ного синусоидального электрического тока.
Примечание. Аналогично определяют комплексные мгновенные значе-
ния синусоидальных электрического напряжения, магнитного потока,
электрического заряда и т. д.
Комплексное (электрическое) сопротивление — это комплексная вели-
чина, равная отношению комплексного действующего значения сину-
соидального электрического напряжения на выводах пассивной элек-
трической цепи или ее элемента к комплексному действующему зна-
чению синусоидального электрического тока в этой цепи или в этом
элементе.
Линейный [нелинейный] элемент (электрической цепи) — это элемент
электрической цепи, у которого электрические напряжения и электри-
ческие токи или (и) электрические токи и магнитные потокосцепле-
ния, или(и) электрические заряды и электрические напряжения свя-
заны друг с другом линейными [нелинейными] зависимостями.
Магнитная проводимость — это скалярная величина, равная отноше-
нию магнитного потока в рассматриваемом участке магнитной цепи к
разности скалярных магнитных потенциалов на этом участке.
Магнитная цепь — это совокупность устройств, содержащих ферромаг-
нитные тела, электромагнитные процессы в которых могут быть опи-
/ саны с помощью понятий магнитодвижущей силы, магнитного потока
и разности магнитных потенциалов.
Магнитное сопротивление — это скалярная величина, равная отноше-
нию разности скалярных магнитных потенциалов на рассматривае-
мом участке магнитной цепи к магнитному потоку в этом участке.
Минимально-фазовая (электрическая) цепь — это электрическая цепь,
амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики которой
определяются друг через друга однозначно.
Многофазная система электрических токов — это совокупность синусо-
идальных электрических токов одной частоты, сдвинутых друг отно-
сительно друга по фазе, действующих в многофазной системе электри-
ческих цепей.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
25
Примечание. Аналогично определяют многофазные системы элек-
трических напряжений, электродвижущих сил, магнитных потоков
и т. д.
Многофазная система электрических цепей — это совокупность элек-
трических цепей, в которых действуют синусоидальные электродви-
жущие силы одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно
друга по фазе, создаваемые общим источником электрической энер-
гии.
Многофазная электрическая цепь — это многофазная система элек-
трических цепей, в которой отдельные фазы электрически соединены
друг с другом.
Операторная (электрическая) проводимость — это величина, равная
отношению операторного электрического тока на входе линейного
пассивного двухполюсника к операторному электрическому напряже-
нию на его выводах при нулевых начальных значениях электрических
токов в индуктивных катушках и электрических напряжений на элек-
трических конденсаторах.
Операторное (электрическое) сопротивление — это величина, равная
отношению операторного электрического напряжения на выводах
линейного пассивного двухполюсника к операторному электриче-
скому току в этом двухполюснике при нулевых начальных значениях
электрических токов в индуктивных катушках и электрических напря-
жений на электрических конденсаторах.
Операторный (электрический) ток — это величина, полученная преоб-
разованием Лапласа из мгновенного значения электрического тока,
рассматриваемого как функция времени.
Примечание. Аналогично определяют операторные электрическое
напряжение, магнитный поток, электродвижущую силу, электриче-
ский заряд и т. д.
Параметр электрической цепи [элемента электрической цепи] — это
величина, характеризующая какое-либо свойство электрической цепи
[элемента электрической цепи] в качественном и количественном
отношениях.
Пассивная (электрическая) цепь — это электрическая цепь, не содержа-
щая источников электрической энергии.
Примечание. Аналогично определяют пассивные участок электриче-
ской цепи, двухполюсник.
Передаточная функция (электрической цепи) — это отношение выход-
ной величины электрической цепи к входной величине, выраженных
в комплексной или операторной форме.
Переходная (электрическая) проводимость — это функция времени,
равная отношению электрического тока в ветви, принадлежащей к
26
Электротехнический справочник
линейному пассивному двухполюснику, при включении этого двухпо-
* люсника под постоянное электрическое напряжение к этому напря-
жению.
Переходное (электрическое) сопротивление — это функция времени,
равная отношению электрического напряжения на выводах линей-
ного пассивного двухполюсника к электрическому току идеального
источника постоянного электрического тока, подключаемого к этому
двухполюснику.
Полная (электрическая) проводимость — это параметр пассивного
двухполюсника, равный отношению действующего значения элек-
трического тока через этот двухполюсник к действующему значению
электрического напряжения между выводами двухполюсника при
синусоидальных электрическом напряжении и электрическом токе.
Полное (электрическое) сопротивление — это параметр пассивного
двухполюсника, равный отношению действующего значения электри-
ческого напряжения на выводах этого двухполюсника к действующему
значению электрического тока через двухполюсник при синусоидаль-
ных электрическом напряжении и электрическом токе.
Потокосцепление взаимной индукции — это потокосцепление одного
элемента электрической цепи, обусловленное электрическим током в
другом элементе цепи.
Реактивная проводимость — это мнимая часть комплексной электриче-
ской проводимости.
Примечание. Реактивная проводимость конденсатора положительна,
индуктивной катушки — отрицательна.
Реактивное сопротивление — это параметр пассивного двухполюсника,
равный квадратному корню из разности квадратов полного и актив-
ного электрических сопротивлений двухполюсника, взятому со зна-
ком плюс, если электрический ток отстает по фазе от электрического
напряжения, и со знаком минус, если электрический ток опережает по
фазе напряжение.
Связанные электрические цепи — это электрические цепи, процессы в
которых влияют друг на друга посредством общего магнитного поля
или общего электрического поля.
Симметричная [несимметричная] многофазная система электриче-
ских токов — это многофазная система электрических токов, в кото-
рой электрические токи равны [не равны] по амплитуде и/или сдви-
нуты друг относительно друга по фазе на одинаковые [неодинаковые]
углы.
Примечание. У симметричной многофазной системы электрических
токов сдвиг электрических токов друг относительно друга по фазе
составляет угол, равный 2л/т, где т — число фаз.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники 27
Примечание. Аналогично определяют симметричные [несимметрич-
ные] многофазные системы электрических напряжений, электродви-
жущих сил, магнитных потоков и т. д.
Симметричная многофазная электрическая цепь — это многофазная
электрическая цепь, в которой комплексные электрические сопротив-
ления составляющих ее фаз одинаковы.
Симметричные составляющие (несимметричной m-фазной системы
электрических токов) — это симметричные m-фазные последова-
тельности электрических токов, на которые данная несимметричная
m-фазная система электрических токов может быть разложена, а
именно т последовательностей с индексами п = 0, 1,... ,и-1, фазные
сдвиги в фазах каждой из которых относительно первой фазы равны
2тг-( 1 - k)nlm, где k = 1,2,..., т — номер фазы.
Примечание. Для трехфазной системы обозначениям фаз А, В и С
соответствуют значения к - 1, 2 и 3, а названиям последовательно-
стей как нулевой, прямой и обратной — значения п - 0, 1 и 2.
Примечание. Аналогично определяют симметричные составляющие
несимметричных т-фазных систем электрических напряжений, элек-
тродвижущих сил, магнитных потоков и т. д.
Синтез (электрической цепи) — это выбор топологии электрической
цепи и определение параметров элементов ее схемы замещения, позво-
ляющих получить заданные свойства цепи.
Система (симметричная) обратной последовательности (токов) — это
симметричная многофазная система электрических токов, порядок
следования фаз которых обратен основному.
Примечание. При обратном порядке следования фаз сдвиги по фазе
каждой из фаз симметричной многофазной системы электрических
токов относительно фазы, принятой за первую, уменьшаются или
увеличиваются на одинаковую величину, равную 2л-(1 - к)/т, где т —
число фаз; к - 1, 2,..., т — номер фазы.
Примечание. Аналогично определяют симметричные системы обрат-
ных последовательностей напряжений, электродвижущих сил, маг-
нитных потоков и т. д.
Трехфазная система электрических токов — это многофазная система
электрических токов при числе фаз, равном трем.
Примечание. Аналогично определяют трехфазные системы элек-
трических напряжений, электродвижущих сил, магнитных потоков
и т. д.
Уравновешенная многофазная система — это многофазная система
электродвижущих сил и электрических токов, при которой мгновен-
ная мощность в многофазной электрической цепи, обусловленная
ими, не зависит от времени.
28
Электротехнический справочник
Фаза (многофазной системы электрических цепей) — это часть много-
фазной системы электрических цепей, в которой может протекать один
из электрических токов многофазной системы электрических токов.
Фазочастотная характеристика (электрической цепи) — это зависи-
мость от частоты аргумента входной, выходной или передаточной
функции электрической цепи, выраженной в комплексной форме.
Чувствительности электрической цепи — это производная входной или
выходной функции электрической цепи по определенному параметру
цепи.
Электрическая цепь — это совокупность устройств и объектов, обра-
зующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в
которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижу-
щей силе, электрическом токе и электрическом напряжении.
Элемент (электрической) цепи — это отдельное устройство, входящее
в состав электрической цепи, выполняющее в ней определенную
функцию.
Понятия, относящиеся к топологии электрических цепей
Вывод (электрической цепи) — это точка электрической цепи, пред-
назначенная для выполнения соединений с другой электрической
цепью.
Главное сечение электрической цепи [графа электрической цепи] — это
сечение электрической цепи [графа электрической цепи], состоящее из
ветвей связи и только одной ветви дерева графа электрической цепи.
Главный контур графа (электрической цепи) — это контур графа элек-
трической цепи, содержащий только одну связь графа.
Граф (электрической цепи) — это графическое изображение электриче-
ской цепи, в котором ветви электрической цепи представлены отрез-
ками, называемыми ветвями графа, а узлы электрической цепи — точ-
ками, называемыми узлами графа.
Двухполюсник — это часть электрической цепи с двумя выделенными
выводами.
Дерево графа (электрической'цепи) — это любая совокупность ветвей
графа электрической цепи, соединяющих все узлы графа без образо-
• вания контуров.
Дополнение дерева графа (электрической цепи) — это все связи графа
электрической цепи.
Исток (сигнального) графа — это узел сигнального графа, от которого
направлены все примыкающие к нему ветви сигнального графа.
Каскадная (электрическая) цепь — это электрическая цепь, состоящая
из ряда четырехполюсников, включенных так, что входные выводы
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
29
каждого последующего четырехполюсника соединены с выходными
выводами предыдущего.
Контур (электрической цепи) — это последовательность ветвей электри-
ческой цепи, образующая замкнутый путь, в которой один из узлов
одновременно является началом и концом пути, а остальные встреча-
ются только один раз.
Контур графа (электрической цепи) — это замкнутый путь, образо-
ванный узлами и ветвями графа электрической цепи, в котором один
из узлов является одновременно начальным и конечным узлом пути
графа электрической цепи.
Контур сигнального графа — это замкнутый путь сигнального графа.
Матрица главных контуров — это матрица контуров, записанная для
главных контуров графа электрической цепи, направление обхода
которых принимают совпадающим с направлением ветви связи глав-
ного контура графа.
Матрица главных сечений — это матрица сечений, записанная для
главных сечений, направления которых принимают совпадающими с
направлением ветви дерева главного сечения.
Матрица контуров — это прямоугольная матрица, строки которой соот-
ветствуют связям графа, а столбцы — ветвям направленного графа
электрической цепи, элементы которой равны нулю, единице или
минус единице, если данная ветвь соответственно не принадлежит
данному контуру, принадлежит данному контуру и ее направление
совпадает с направлением обхода контура или принадлежит данному
контуру и ее направление противоположно направлению обхода кон-
тура графа электрической цепи.
Матрица сечений — это прямоугольная матрица, строки которой соот-
ветствуют ветвям дерева, а столбцы — ветвям направленного графа
электрической цепи и элементы которой равны нулю, единице или
минус единице, если при образовании замкнутой поверхности, раз-
резающей только одну данную ветвь дерева и связи графа, ветвь соот-
ветственно не разрывается, разрывается и направлена к поверхности
согласно данной ветви дерева, разрывается и направлена к поверхно-
сти против данной ветви дерева.
Многополюсник — это часть электрической цепи, имеющая более двух
выделенных выводов.
Направленный граф (электрической цепи) — это граф электрической
цепи с указанием условно-положительных направлений электриче-
ских токов или напряжений в виде отрезков со стрелками.
Неопределенная матрица соединений— это прямоугольная матрица,
строки которой соответствуют всем узлам, а столбцы — ветвям
направленного графа электрической цепи и элементы которой равны
30
Электротехнический справочник
нулю, единице или минус единице, если данная ветвь соответственно
не соединена с данным узлом, направлена от данного узла, направлена
к данному узлу графа.
Несоприкасающиеся контуры (сигнального) графа — это контуры сиг-
нального графа, не имеющие общих узлов.
Определенная матрица соединений — это прямоугольная матрица,
строки которой соответствуют всем узлам без одного, а столбцы —
ветвям направленного графа электрической цепи и элементы которой
равны нулю, единице или минус единице, если данная ветвь соответ-
ственно не соединена с данным узлом, направлена от данного узла,
направлена к данному узлу графа.
Передача ветви (сигнального графа) — это коэффициент, при умноже-
нии которого на переменную, от которой направлена рассматриваемая
ветвь сигнального графа, получают переменную, к которой направ-
лена эта ветвь.
Передача пути (сигнального графа) — это произведение передач всех
ветвей сигнального графа, входящих в путь сигнального графа.
Планарная схема (электрической цепи) — это схема электрической цепи,
которая на плоскости может быть изображена с непересекающимися
ветвями.
Путь графа (электрической цепи) — это непрерывная последователь-
ность ветвей графа электрической цепи, в которой любая ветвь и
любой узел встречаются только один раз.
Путь сигнального графа — это непрерывная последовательность ветвей
сигнального графа, направленных вдоль пути, при условии, что любой
узел сигнального графа встречается только один раз.
Связь графа (электрической цепи) — это ветвь графа электрической
цепи, не принадлежащая его дереву.
Сечение электрической цепи [графа электрической цепи] — это мини-
мальная совокупность ветвей электрической цепи [графа электрической
цепи], удаление которых делит цепь [граф] на две изолированные части,
одна из которых может быть изолированным узлом [узлом графа].
Сигнальный граф — это совокупность узлов, представляющих собой
зависимые и независимые переменные системы уравнений и соеди-
няющих их ветвей со стрелками и передачами, указывающими связи
между переменными.
Сопротивление короткого замыкания четырехполюсника — это комплекс-
ное или операторное сопротивление пассивного четырехполюсника со
стороны одной пары выводов, когда другая пара замкнута накоротко.
Сопротивление холостого хода четырехполюсника — это комплексное
или операторное сопротивление пассивного четырехполюсника со
стороны одной пары выводов, когда другая пара разомкнута.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
31
Сток (сигнального) графа — это узел сигнального графа, к которому
направлены все примыкающие к нему ветви сигнального графа.
Схема (электрической цепи) — это графическое изображение электри-
ческой цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и пока-
зывающее соединения этих элементов.
Схема замещения (электрической цепи) — это схема электрической
цепи, отображающая свойства цепи при определенных условиях.
Четырехполюсник — это часть электрической цепи, имеющая две пары
выводов, которые могут быть входными или выходными.
Эквивалентная схема (электрической цепи) — это схема замещения
электрической цепи, в которой величины, подлежащие рассмотрению,
имеют те же значения, что и в исходной схеме замещения.
Понятия, относящиеся
к электромагнитным процессам
Активная мощность (двухполюсника) — это величина, равная среднеа-
рифметическому значению мгновенной мощности двухполюсника за
период.
Апериодическая составляющая преходящего (электрического) тока —
это составляющая преходящего электрического тока, изменяющаяся
во времени без перемены знака.
Примечание. Аналогично определяют апериодические составляющие
преходящих электрического напряжения, магнитного потока, элек-
трического заряда и т. д.
Волновое сопротивление линии (с распределенными параметрами) —
это отношение комплексной амплитуды электрического напряжения
к комплексной амплитуде электрического тока бегущей синусоидаль-
ной электромагнитной волны, распространяющейся в линии с распре-
деленными параметрами.
Волновое сопротивление среды — это отношение комплексной ампли-
туды напряженности электрического поля к комплексной амплитуде
напряженности магнитного поля плоской бегущей синусоидальной
электромагнитной волны, распространяющейся в данной среде.
Действующее значение (периодического электрического) тока — это
среднеквадратичное значение периодического электрического тока за
период.
Примечание. Аналогично определяют действующие значения периоди-
ческих электрического напряжения, электродвижущей силы, магнит-
ного потока и т. д.
Запаздывание по фазе (первой синусоидальной функции относительно
второй) — это алгебраическая величина, определяемая вычитанием
32
Электротехнический справочник
начальной фазы первой синусоидальной функции из начальной фазы
второй синусоидальной функции, имеющей такой же период.
Примечание. Если начальные фазы синусоидального электрического
напряжения и синусоидального электрического тока равны соответ-
ственно аи и аг, то запаздывание по фазе синусоиды тока относи-
тельно синусоиды напряжения равно аи - аг.
Импульс электрического тока — это электрический ток, длящийся в
течение интервала времени, малого по сравнению с рассматриваемым
интервалом времени.
Примечание. Аналогично определяют импульсы электрического напря-
жения, электродвижущей силы, магнитного потока и т. д.
Колебательная составляющая преходящего (электрического) тока —
это составляющая преходящего электрического тока, совершающая
колебания.
Примечание. Аналогично определяют колебательные составляющие
преходящих электрического напряжения, магнитного потока, элек-
трического заряда и т. д.
Колебательный контур — это электрическая цепь, в которой может воз-
никать колебательная составляющая преходящего тока.
Комплексная мощность (двухполюсника) — это комплексная величина,
равная произведению комплексного действующего значения синусои-
. дальнего электрического напряжения и сопряженного комплексного
действующего значения синусоидального электрического тока двух-
полюсника.
Коэффициент мощности (двухполюсника) — это скалярная величина,
равная отношению активной мощности двухполюсника к полной
мощности.
Коэффициент ослабления в линии с распределенными параметрами
[среде] — это величина, характеризующая уменьшение амплитуды
электрического напряжения или электрического тока [напряженно-
сти электрического или магнитного поля] бегущей [плоской бегущей]
синусоидальной электромагнитной волны в линии с распределенными
параметрами [среде] при перемещении волны на единицу длины, рав-
ная действительной части коэффициента распространения в линии с
распределенными параметрами [среде].
Коэффициент распространения в линии с распределенными параме-
трами [среде] — это комплексная величина, характеризующая изме-
нение амплитуды и фазы бегущей [плоской бегущей] синусоидальной
электромагнитной волны в линии с распределенными параметрами
[среде] при перемещении волны на единицу длины, равная натураль-
ному логарифму отношения комплексной амплитуды электрического
напряжения или электрического тока [напряженности электрического
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
33
или магнитного поля] в данной точке линии [среды] к той же вели-
чине, взятой в точке, отстоящей на единицу длины в направлении рас-
пространения волны.
Коэффициент фазы в линии с распределенными параметрами [среде] —
это величина, характеризующая изменение фазы электрического
напряжения или электрического тока [напряженности электрического
или магнитного поля] бегущей [плоской бегущей] синусоидальной
электромагнитной волны в линии с распределенными параметрами
[среде] при перемещении волны на единицу длины, равная мнимой
части коэффициента распространения в линии с распределенными
параметрами [среде].
Мгновенная мощность (двухполюсника) — это скорость поступления в
двухполюсник электромагнитной энергии в рассматриваемый момент
времени, равная произведению мгновенных значений электрического
напряжения и электрического тока на входе двухполюсника.
Мгновенное значение (электрического) тока — это значение электриче-
ского тока в рассматриваемый момент времени.
Примечание. Аналогично определяют мгновенные значения электриче-
ского напряжения, электродвижущей силы, магнитного потока и т. д.
Начальная фаза (синусоидального электрического тока) — это значение
фазы синусоидального тока в начальный момент времени.
Примечание. Аналогично определяют начальные фазы синусоидаль-
ных электрического напряжения, электродвижущей силы, магнитного
потока и т. д.
Однонаправленный (электрический) ток — это электрический ток, не
изменяющий своего направления.
Примечание. Аналогично определяют однонаправленные электриче-
ское напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д.
Опережение по фазе (первой синусоидальной функции относительно
второй) — это алгебраическая величина, определяемая вычитанием
начальной фазы второй синусоидальной функции из начальной фазы
первой синусоидальной функции, имеющей такой же период.
Примечание. Если начальные фазы синусоидального электрического
напряжения и синусоидального электрического тока равны соответ-
ственно аи и аР то опережение по фазе синусоиды напряжения отно-
сительно синусоиды тока равно аи - аг
Переменная составляющая (периодического электрического тока) —
это разность мгновенных значений периодического электрического
тока и его постоянной составляющей.
Примечание. Аналогично определяют переменные составляющие
периодических электрического напряжения, электродвижущей силы,
магнитного потока и т. д.
34
Электротехнический справочник
Переменные состояния (электрической цепи) — это минимальная сово-
купность электрических токов и электрических напряжений в элек-
трической цепи, начальные значения которых полностью определяют
энергетическое состояние и переходный процесс в электрической
цепи при заданных входных воздействиях.
Переменный (электрический) ток — это электрический ток, изменяю-
щийся во времени.
Примечание. Аналогично определяют переменные электрическое
напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д.
Переходный (электрический) ток — это электрический ток в электриче-
ской цепи во время переходного процесса.
Примечание. Аналогично определяют переходные электрическое
напряжение, магнитный поток, электрический заряд и т. д.
Переходный процесс (в электрической цепи) — это электромагнитный
процесс, возникающий в электрической цепи при переходе от одного
установившегося режима к другому.
Период (электрического тока) — это наименьший интервал времени, по
истечении которого мгновенные значения периодического электриче-
ского тока повторяются в неизменной последовательности.
Примечание. Аналогично определяют периоды электрического напря-
жения, электродвижущей силы, магнитного потока и т. д.
Периодический (электрический) ток — это электрический ток, мгновен-
ные значения которого повторяются через равные интервалы времени
в неизменной последовательности.
Примечание. Аналогично определяют периодическое электрическое
напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д.
Полная мощность (двухполюсника). — это величина, равная произведе-
нию действующих значений электрического напряжения и электриче-
ского тока на входе двухполюсника.
Постоянная времени электрической цепи — это величина, характери-
зующая электрическую цепь, в которой преходящий электрический
ток является экспоненциальной функцией времени, равная интервалу
времени, в течение которого преходящий электрический ток в этой
цепи убывает в е раз.
Примечание. Буква е — основание натурального логарифма.
Постоянная составляющая (периодического электрического тока) —
это среднее значение периодического электрического тока за период.
Примечание. Аналогично определяют постоянные составляющие
периодических электрического напряжения, электродвижущей силы,
магнитного потока и т. д.
Постоянный (электрический) ток — это электрический ток, не изменяю-
щийся во времени.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
35
Примечание. Аналогично определяют постоянные электрическое
напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д.
Преходящий (электрический) ток — это электрический ток, равный раз-
ности переходного и установившегося электрических токов.
Примечание. Аналогично определяют преходящие электрическое
напряжение, магнитный поток, электрический заряд и т. д.
Принужденная составляющая переходного (электрического) тока —
это составляющая переходного электрического тока в линейной элек-
трической цепи, равная разности переходного электрического тока и
его свободной составляющей.
Цримечание. Аналогично определяют принужденные составляющие
переходных электрического напряжения, магнитного потока, элек-
трического заряда и т. д.
Пульсирующий (электрический) ток — это периодический электриче-
ский ток, среднее значение которого за период отлично от нуля.
Примечание. Аналогично определяют пульсирующие электрическое
напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д.
Реактивная мощность (двухполюсника) — это величина, равная при
синусоидальных электрическом токе и электрическом напряжении,
произведению действующего значения напряжения на действующее
значение тока на синус сдвига фаз между напряжением и током двух-
полюсника.
Резонанс (в электрической цепи.) — это явление в электрической цепи,
содержащей участки, имеющие индуктивный и емкостный характер,
при котором разность фаз синусоидального электрического напряже-
ния и синусоидального электрического тока на входе цепи равна нулю.
Резонанс напряжений — это резонанс в участке электрической цепи,
содержащей последовательно соединенные индуктивный и емкост-
ный элементы.
Резонанс токов — это резонанс в участке электрической цепи, содержа-
щей параллельно соединенные индуктивный и емкостный элементы.
Резонансная частота — это частота электрического тока и электриче-
ского напряжения при резонансе в электрической цепи.
Свободная составляющая переходного (электрического) тока — это
составляющая переходного электрического тока в линейной электри-
ческой цепи, обусловленная начальным запасом энергии электриче-
ского и магнитного полей в элементах цепи.
Примечание. Аналогично определяют свободные составляющие пере-
ходных электрического напряжения, магнитного потока, электриче-
ского заряда и т. д.
Сдвиг фаз между напряжением и током — это алгебраическая величина,
определяемая вычитанием начальной фазы синусоидального элек-
36
Электротехнический справочник
трического тока из начальной фазы синусоидального электрического
напряжения.
Синусоидальный (электрический) ток — это периодический электриче-
ский ток, являющийся синусоидальной функцией времени.
Примечание. Аналогично определяют синусоидальные электрическое
напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д.
Собственная частота колебательного контура — это частота колебатель-
ной составляющей преходящего тока.
Угловая частота (синусоидального электрического тока) — это скорость
изменения фазы синусоидального электрического тока, равная частоте
синусоидального электрического тока, умноженной на 2л.
Примечание. Аналогично определяют угловые частоты синусоидаль-
ных электрического напряжения, электродвижущей силы, магнитного
потока и т. д.
Установившаяся составляющая переходного (электрического) тока —
это составляющая переходного электрического тока в линейной элек-
трической цепи, равная установившемуся электрическому току в
новом режиме.
Примечание. Аналогично определяют установившиеся составляющие
переходных электрического напряжения, магнитного потока, электри-
ческого заряда и т. д.
Установившийся (электрический) ток — это периодический или посто-
янный электрический ток, устанавливающийся в электрической цепи
после окончании переходного процесса при воздействии на цепь пери-
одических или постоянных электродвижущих сил или напряжений.
Примечание. Аналогично определяют установившиеся электрическое
напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток, электриче-
ский заряд и т. д.
Установившийся режим (в электрической цепи) — это режим электри-
ческой цепи, при котором электродвижущие силы, электрические
напряжения и электрические токи в электрической цепи являются
постоянными или периодическими.
Фаза (синусоидального электрического) тока — это аргумент синусои-
дального электрического тока, отсчитываемый от точки перехода зна-
чения тока через нуль к положительному значению.
Примечание. Аналогично определяют фазы синусоидальных электриче-
ского напряжения, электродвижущей силы, магнитного потока и т. д.
Частота (электрического тока) — это величина, обратная периоду элек-
трического тока.
Примечание. Аналогично определяют частоты электрического напря-
жения, электродвижущей силы, магнитного потока и т. д.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
37
1.2. Основные законы и правила электротехники
Закон Ома. Назван по имени немецкого физика Георга Симона Ома
(1787-1854). Является основным законом электротехники..
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на кон-
цах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:
R
Закон Джоуля-Ленца. Назван по имени английского физика Джеймса
Прескотта Джоуля (1818-1889) и русского физика Эмилия Христиановича
Ленца (1804-1865). Это закон, характеризующий тепловое действие элек-
трического тока.
Количество теплоты Q (в джоулях), выделяемое проводником с током,
равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника
и времени:
Q = I2Rt.
Первый закон Кирхгофа (закон токов).
Назван по имени немецкого физика Густава
Роберта Кирхгофа (1824-1887).
Алгебраическая сумма токов в любом узле
электрической цепи равна нулю
А=1
Второй закон Кирхгофа (закон напря-
жений). Назван по имени немецкого физика
Густава Роберта Кирхгофа (1824-1887).
Алгебраическая сумма падений напряжений
на отдельных участках замкнутого контура,
Рис. 1.1. Первый
закон Кирхгофа
Рис. 1.2. Второй закон
Кирхгофа
произвольно выделенного в сложной разветвленной цепи, равна алгебраи-
ческой сумме ЭДС в этом контуре
п т
Ул
k=l k=\
Закон электромагнитных сил Ампера. Назван по имени знамени-
того французского физика, математика и естествоиспытателя, члена
Парижской Академии наук Андре-Мари Ампера (1775-1836).
Сила механического взаимодействия проводника с током I и магнитного
поля с индукцией В прямо пропорционально произведению магнитной
индукции, длины проводника и силы тока в проводнике:F = ВИ sin а.
38
Электротехнический справочник
Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея). Назван по
имени знаменитого английского физика, химика и физико-химика, осно-
воположника учения об электромагнитном поле, члена Лондонского
королевского общества Майкла Фарадея (1791-1867). Закон, устанавли-
вающий взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями.
ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и про-
тивоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь
поверхность, ограниченную этим контуром. Величина ЭДС поля зависит
от скорости изменения магнитного потока.
Закон Кулона. Назван по имени знаменитого французский военного
инженера и ученого физика, исследователя электромагнитных и механи-
F12 r12 F21
Ql>Q Q2>Q
Рис. 1.3. Закон Кулона
ческих явлений члена Парижской Академии наук
Шарля Огюстена де Кулона (1736-1806).
Сила взаимодействия F между двумя неподвиж-
ными точечными зарядами, находящимися в ваку-
уме, пропорциональна зарядам q1 и q2u обратно пропорциональна ква-
драту расстояния г между ними:
Г
где к — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора
системы единиц.
Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие
заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F < 0) в
случае разноименных зарядов и отталкиванию (F > 0) в случае одноимен-
ных зарядов. В векторной форме закон Кулона имеет вид
Г12 Г12
где F12 — сила, действующая на заряд qx со стороны заряда q2, г21 — радиус-
вектор, соединяющий заряд q2 с зарядом qv На заряд q2 со стороны заряда
qx действует сила F2l = -Fl2.
Закон Ленца. Назван по имени знаменитого российского физика
немецкого происхождения Эмилия Христиановича Ленца (при рожде-
нии Генриха Фридриха Эмиля Ленца, 1804-1865). Это основное правило,
охватывающее все случаи электромагнитной индукции и позволяющее
установить направление возникающей ЭДС индукции. Этот закон явля-
ется качественной формулировкой закона сохранения энергии в приме-
нении к электромагнитной индукции.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
39
Направление возникающей ЭДС
индукции во всех случаях таково,
что ток, созданный возникшей ЭДС,
препятствует тем изменениям,
которые вызвали появление ЭДС
индукции.
Правило Буравчика — правило,
позволяющее определить направле-
Рис. 1.4. Правило Буравчика
ние магнитного поля, зависящее от
направления электрического тока.
При совпадении поступательного движения
буравчика с протекающим током направление
вращения его рукоятки указывает направление
магнитных линий. Или при совпадении направ-
ления вращения рукоятки буравчика с направ-
лением тока в контуре поступательное дви-
жение буравчика указывает направление маг-
нитных линий, пронизывающих поверхность,
ограниченную контуром.
Правило левой руки — правило, позволяю-
щее определить направление электромагнит-
ной силы. Если ладонь левой руки расположена
так, что вектор магнитной индукции входит
в нее (вытянутые четыре пальца совпадают с
направлением тока), то отогнутый под пря-
мым углом большой палец левой руки показы-
вает направление электромагнитной силы.
Правило правой руки — правило, позво-
ляющее определить направление наведенной
ЭДС электромагнитной индукции. Ладонь пра-
вой руки располагают так, чтобы магнитные
линии входили в нее. Отогнутый под прямым
углом большой палец совмещают с направ-
лением движения проводника. Вытянутые
четыре пальца укажут направление индукти-
Рис. 1.5. Правило левой руки
Рис. 1.6. Правило правой руки
рованной ЭДС.
.40
Электротехнический справочник
1.3. Основные формулы электротехники
Расчетные формулы для цепей трехфазного тока
Выражения для токов и напряжений:
и
h = La sin®/; iB = ImB
2л
sin (Ы d-----; ic. = ImC
. ( 2л
Sin CO/------
3
3 )
। 2л _
A = ^mA Sin CO/; uB = UmB sin co/ + — ; uB - UmB sin co/ + —•
2л
3
3
где La> Lb> Lc — амплитудное значение токов в фазах, UmA, UmB, UmC —
амплитудное значение напряжений.
Рис. 1.7. Соединение
по схеме «звезда»
Рис. 1.8. Соединение
Мгновенные мощности фаз: рА = iAuA;
Ра ~ Рс ~ ^сис'
Фазы источников и приемников электроэ-
нергии соединяются в звезду и треугольник.
При соединении приемника в симметрич-
ную звезду фазный ток равен линейному: 1Ф =
1Пу фазное напряжение в д/з раз меньше линей-
ного: U л = у!зиф.
Активная мощность фазы:
Рф =иф1ф coscp = />ф, Вт.
Активная мощность симметричного при-
емника:
р = 2>РФ = ^LL coscp = 31фгф, Вт.
Реактивная мощность симметричного при-
по схеме «треугольник» емника:
Q = 3Qctl = Зиф1ф sin ср = 43УЛ1Л sin ср = 3/фхф, ВАр.
Полная мощность приемника:
5 = 7^2+е2 = Зиф1ф = у[зил1л = 31фхф, В-А.
При соединении приемника в симметричный треугольник фазный ток
в л/З меньше линейного 1Л = у/31ф, фазное напряжение равно линейному
иФ=ил.
Для расчетов несимметричных трехфазных систем применяется метод
симметричных составляющих.
Суть метода заключается в разложении заданных или искомых векто-
ров напряжения или тока на сумму векторов прямой, обратной и нуле-
вой последовательности. Например:
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
41
С/л=С/0+а1+С72;
UB = U0+U\a2 + U2a-,
Uc = U0+Uta + U2a\
2л
где а — е — фазовый множитель.
Тогда:
ип = х-(и,+ив+ис)-,
Uy = X-(UA+aUR+a2Uc\
U2 =~(и. + aU. + a2UB\
После разложения несимметричной трехфазной системы на симме-
тричные составляющие применяется метод наложения: рассчитывают
цепь отдельно для нулевой, прямой и обратной последовательностей.
Активная и реактивная мощность системы:
Р - 3UQIQ cos<p0 + 3UJl coscpj + 3U2I2 coscp2, Вт.
Q - 3UqIq sin<p0 + 3U}I} sincpj + 3U2I2 sinq>2, B-Ap.
Полная мощность системы: S — ^P2 + Q2 > B A.
Расчетные формулы для цепей переменного однофазного тока
Частота напряжения и тока генератора, вращающегося с угловой ско-
ростью cv и имеющего р пар полюсов:
В цепях переменного тока различают мгновенные, действующие, сред-
ние и амплитудные значения тока и напряжения.
Мгновенными называют значения тока или напряжения в цепи, опре-
деляемые для произвольного момента времени t. Для синусоидальных
значений:
z = /wsin(coz -гуД А; и = Um sin (со/ +V„), В,
где 1т и Um — амплитудные значения тока и напряжения, и Ч^и —
углы сдвига фаз тока и напряжения относительно начала координат,
Ти - = ф — угол сдвига фазы тока относительно фазы напряжения.
Действующим называют значение такого периодического тока, кото-
рый производит тот же тепловой эффект, что и равный ему по величине
42
Электротехнический справочник
постоянный ток. Действующие значения токов и напряжений являются
среднеквадратичными значениями их мгновенных значений:
J] Т т
-fi2dt =0,701 Im = -*=,&
Т]о V2
t7 = ^ = °,707-C/ra,B.
Средние значения тока и напряжения:
т
1 г 2
= —/<<* = -/. =0,638/,, А;
Т 2 о 71
г
] 2 у
uv = ^{udt=-u.=^&»-v^.
Г 2 * л
Расчетные формулы для цепей
с чисто активным сопротивлением
Мгновенное значение мощности в цепи с активным сопротивлением г:
р — ui — Um Im sin2coz = Ur /(1 — cos 2coz), Вт.
Среднее значение активной мощности в цепи с активным сопротив-
лением г:
в„=|;Рл=б//,вт.
1 о
Расчетные формулы для цепей
с чисто индуктивным сопротивлением
Ток в цепи: i - Im sin COZ.
ЭДС самоиндукции:
ет --L— = -&LI coscoz = -coZz sin coz ч-
•by m m x-ч
dt 2 J
т. e. ЭДС отстает от тока, его вызвавшего, на угол л/2.
Падение напряжения на катушке: UL
Мгновенная мощность катушки:
л
PL = ui = Um lm sin coz sin cor + — -UI sin 2coZ.
2
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
43
Средняя за период мощность идеальной катушки:
1 т
Р - — [ UI sin 2со^Й = 0.
ср J. J
Это означает, что в течении периода идеальная катушка дважды полу-
чает от источника энергию, преобразуя ее в магнитное поле, и дважды
возвращает ее:
QL=UL1 = (Ш1= xLl\ В-Ар.
Расчетные формулы для цепей
с чисто емкостным сопротивлением
Ток и напряжение:
и = Um sin®/, в,
Л I
= cos®/ = I sin ®/ ч— , А,
m m
du
i — С —
dt
т. е. ток в конденсаторе опережает напряжение на угол л/2.
Действующее значение тока: i - (tiCU = — , А.
Емкостное сопротивление: хс =-, Ом.
®С , ч
Л
Мгновенная мощность: p~ui- Um Im sin CD/ sin со/ + — = UI sin 2со/ .
1 у
Средняя мощность: Pcp =. — I UI sin 2(ntdt = 0 .
о
В течение периода конденсатор дважды получает от источника энер-
гию для заряда (создание электрического поля в диэлектрике) и дважды
возвращает ее источнику (разряжается). ^2
Реактивная мощность конденсатора: Qc - UCI =----= хс11 2у В-Ар.
соС
Вывод.
Токи индуктивности и емкости в цепи переменного тока в каждый
момент времени направлены в противоположные стороны. Другими
словами, в каждый момент времени, когда катушка получает от
источника электромагнитную энергию, конденсатор возвращает ее
источнику, и наоборот.
44
Электротехнический справочник
Расчетные формулы для цепей,
содержащих последовательно включенные активное,
индуктивное и емкостное сопротивления
Рассмотрим цепи, содержащие последовательно включенные актив-
ное, индуктивное и емкостное сопротивления (рис. 1.9)
Напряжение и ток: и - Um sin (Of, В; z = /wsin((Of + ф), А.
Реактивное сопротивление цепи: х = х{ — хг, Ом.
Полное сопротивление цепи: z = Vr2 +х2, Ом. * Хс
Угол сдвига фаз между векторами напряжения —<=—]|—
и тока: -------------
г U
ф = arccos— = arccos—Рис-1-9-
z и
V жж г Ur Р
Коэффициент мощности цепи: со8ф — — = —- — —.
z U S
Мгновенное значение приложенного напряжения:
т di If.,
и — и iu. + и(у и —и + L-1—\idt.
1 dt С3
Мгновенное значение мощности для этой цепи:
p^ui- UmIm sin (Of sin ((Of + ф), Вт.
। т
Среднее значение мощности: Рср - —^uidt = UIсо8ф = I2г , Вт.
Реактивная мощность: о
Q - UI 8Шф = QL - QCy В-Ар,
где Ql = I2xl (В-Ар), Qc = 12хс (В-Ар).
Полная мощность: S’ = ^Р2 + Q2 - UI, В А.
При xL = хс в такой цепи имеет место резонанс напряжения, цепь ведет
себя как чисто активная, а ток имеет наибольшее (при U = const) наиболь-
шее значение.
Расчетные формулы для цепей, содержащих параллельно
включенные активное, индуктивное и емкостное сопротивления
Рассмотрим цепи, содержащие параллельно включенные активное,
индуктивное и емкостное сопротивления (рис. 1.10).
В такой цепи все элементы находятся под одинаковым напряжением
источника: и — U m sin (Of.
"I
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
45
У
Проводимости элементов цепи: -----•---*--
! I'" llk
♦ активная — & = —, См и п 7
r RH х«-7 =рхс
, 1 _____I___Г—
♦ емкостная — /?., = —, См
хс Рис. 1.10.
♦ индуктивная — bL — —> См
XL
Полная проводимость цепи, содержащая элементы R, L, С:
„ Л. Z bL-bc
Угол сдвига фаз тока и напряжения: <р = arctg--.
Токи в ветвях: &
i, = ug = gUmsmrnt = 1mr sinco/j
( it A
iL = ubL = bLUm sin(oz = ImL sin ®Z - - ;
V 2 7
ic — ubc = bcUm sin a# = ImC sin
Значение мощностей рассчитываются по приведенным выше формулам.
При bc = bL> имеет место резонанс токов. Общий ток в цепи имеет
минимальное значение и активный характер. На практике параллельное
включение емкостей в однофазной и трехфазной цепях широко исполь-
зуется для разгрузки питающей линии (проводов, кабелей, шин) от реак-
тивной составляющей тока.
Это позволяет уменьшить потери энергии в передающей линии, и тем
самым экономить ее, использовать меньшие сечения проводов и кабелей
для питания тех же самых электроприемников.
Расчетные формулы для цепей постоянного тока
Методы расчета сложных цепей основываются на применении законов
Ома и Кирхгофа. Сложными называют цепи, содержащие произвольное
число ветвей ив, узлов пу, токов пт и заданных источников ЭДС. Расчет
заключается в определении токов ветвей.
Метод контурных токов (метод Максвелла). Суть метода заключа-
ется в следующем. Выбираются, независимые контуры (не перекрываю-
щие друг друга) и направления контурных токов 1к в них. Записывается и
решается система к алгебраических уравнений в соответствии со вторым
законом Кирхгофа для каждого контура (к — число контуров):
46
Электротехнический справочник
ГиЦк + Г\2^2к + ‘"^~Г\кЦк “^115
Г2\Цк + Г22^2к + • • • + Г2к^2к ~ ^22 ’
ГкГ^1к + Гк2^2к + • • • + Гкк^кк ~ ^кк ->
где гпк — сумма сопротивлений ветвей, входящих в контур; Екк — алге-
браическая сумма ЭД С, включенных в ветви, образующие контур п.
Определяются токи ветвей It как алгебраические суммы (разности)
соответствующих контурных токов: 7. = Ink ± 7(w+1)jfc.
Метод двух узлов. Метод двух узлов используется для цепей, имеющих
п ветвей и два узла аиЬ (например, цепь, представленная на рис. 1.11).
Узловое напряжение определяется по формуле:
^Engn
Еаь = > В,
т
где ^Engn— алгебраическая сумма произведе-
ний ЭДС ветвей на проводимости этих ветвей;
^Sm — сумма проводимостей всех ветвей, сое-
Рис. 1.11.
диняющих узлы а и Ь.
Метод наложения. Ток в любой ветви может быть рассчитан как
алгебраическая сумма токов, вызываемых в ней от ЭДС каждого источ-
ника напряжения в отдельности. При расчете токов, вызванных каким-
либо одним источником ЭДС, другие источники ЭДС замыкаются нако-
ротко.
Метод эквивалентного генератора. Для определения тока I в про-
извольной ветви ab с сопротивлением г, нужно разомкнуть эту ветвь и
часть цепи, подключенную к этой ветви заменить эквивалентным генера-
тором с ЭДС Ег и внутренним сопротивлением гг. Расчет Ег ведется любым
известным способом. Расчет гг ведут полагая, что оно равно входному
сопротивлению цепи с закороченными источниками ЭДС относительно
ab. Определяют ток в искомой ветви:
Замена п последовательно соединенных сопротивлений эквивалентным:
п
ГЭ=ЪГк = П+Г2+... + Гй,Ом.
к=1
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
47
Замена п параллельно соединенных сопротивлении эквивалентным:
1
гэ
п
Переходя к проводимостям получим: g3
г=1
Эквивалентное сопротивление при смешанном соединении сопротив-
лений складывается из суммы последовательно соединенных сопротив-
лений и эквивалентного значения параллельно соединенных.
Преобразование треугольника сопротивлений (рис. 1.12, а) в экви-
валентную звезду (рис. 1.12, б) и обратное преобразование.
_ Г12Г31 _ Г23Г12 _ Г31Г23
Гп + Г23 + Г31 ; Г12 Г23 Г31 ; Г\2 + Г23 + Г31 , Ом.
Г1Г2 Г2Г3 Г3Г\
гп=гх+г2 +-------- г2Ъ =Г2+Г3+------- г31 =г3+г1+^
гз ; ; ^2 , Ом,
где гр г2, г3 — сопротивления лучей звезды: г12, г23, г31 — сопротивления
ветвей треугольника.
R12
а б
Рис. 1.12.
Баланс электрических мощностей цепи. Для любой замкнутой цепи
сумма мощностей источников электрической энергии Ри, равна сумме
мощностей Рп, расходуемых в приемниках энергии:
п т п т
ИЛИ jLlEJi = 1£^кГк , Вт,
z=l к=\ г=1 к=\
где п — число источников электрической энергии, т — число приемни-
ков электроэнергии.
Формулы для расчета емкости и индуктивности
Емкость конденсаторов, проводов и других элементов электрической
цепи измеряется в фарадах (Ф).
48
Электротехнический справочник
Емкость плоского конденсатора, состоящего из п пластин площадью
пластины S (м2):
С (п 0Е/ £ о ~г, Ф,
а
где d — расстояние между пластинами, м.
Емкость цилиндрического конденсатора (коаксиального кабеля) длиной /:
С = , Ф,
иЛ
Л.
где Rt— радиус внутренней обкладки (жилы), м; R2 — радиус внешней
обкладки, м.
Емкость прямолинейного провода длиной I и радиусом поперечного
сечения г (м) (второй провод — в бесконечности):
С = Е, 10’9
181п
Индуктивность кольца со средним радиусом R и радиусом сечения
кольца г0 (м):
£ = 4л 10 lR
, 87? , )
In-------1,75 ,Гн.
го
Индуктивность многослойной катушки толщиной обмотки d, радиу-
сом обмотки R (от оси до среднего слоя обмотки), длиной I и числом вит-
ков w (рис. 1.13):
т 0,32-10^ T?2w2
L = —-------------, Гн.
6R + 9l + 10d
Рис. 1.13.
Рис. 1.14.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
49
Индуктивность тороидальной катушки кругового сечения (рис. 1.14):
L = ^
2
J2
D + Vn2 - J2’1”’
где w — число витков катушки, D — средний диаметр тора, м; d — диа-
метр среднего витка, м.
Взаимная индуктивность двух тороидальных катушек с числами вит-
ков Wj и w2:
«-м“2-----^=,гн.
2 D + t/d2 -</2
Взаимная индуктивность концентрических
катушек угольного сечения, имеющих одинаковую
длину друг к другу (рис. 1.15):
Л/ = — (Z12 — Lx — L2), Гн.
Рис. 1.15.
где Ll2 — индуктивность катушки, состоящей из первой и второй кату-
шек; Lp L2 — собственные индуктивности катушек.
Основные законы и формулы для магнитных цепей
Магнитная индукция для участка цепи:
Ф
В = - Тл,
S
тде Ф — магнитный поток, Вб; S — поперечное сечение участка, м2.
Магнитодвижущая сила цепи (МДС): Fm =w l (А), где w — число
витков катушки; I — ее ток, А.
Магнитное напряжение для участка цепи:
и=Н1 = ФК,А,
т т’ J
В
где. Н — напряженность магнитного поля: Н =--(А/м); R — маг-
М-гНо
нитное сопротивление участка: R =----(1/Гн); I — средняя длина
ЦгЦо*?
магнитного участка, м; цг и Ро — относительная и абсолютная магнитная
проницаемость.
50
Электротехнический справочник
Ч 1 Г
Магнитная проводимость: g = — = , Гн.
^~т
Первый закон Кирхгофа для магнитной цепи. Сумма магнитных
потоков, сходящихся в узле магнитной цепи, равна нулю: ^Ф = 0.
Второй закон Кирхгофа для магнитной цепи. Сумма МДС магнит-
ного контура равна сумме падений магнитных напряжений:
£л.=Хч,=1>'=Х<м,..
Магнитный поток для ферромагнитного участка цепи длиной I, сече-
нием S, магнитной проницаемостью [лг
Ф = В8,Ф = H^S, Ф = Вб.
Переменный магнитный поток, возбуждаемый в магнитопроводе
катушкой с числом витков w, к которой приложено напряжение u(t):
Ф0=- ]и(?)Ж + Фь,
wJ
т.е. закон изменения магнитного потока полностью определяется напря-
жением на обмотке и не зависит от параметров магнитной цепи.
Фо = 0, если постоянная составляющая потока в магнитопроводе
отсутствует. Поскольку:
u = ^- = L^- L = то и = Цг)Д
at dt w dt
Это означает, что уравнения электрических цепей переменного тока,
содержащие обмотку с магнитопроводом, нелинейны. Следовательно,
при синусоидальном напряжении на обмотке ее ток оказывается неси-
нусоидальным.
Энергия магнитного поля, сосредоточенного в объеме V постоянного
магнита:
Магнитные потери, связанные с перемагничиванием магнитопрово-
дов в объеме V:
Ы>т =Ж^.Вт.
где — потери энергии в единице объема, Дж/м3;/— частота перемаг-
ничивания магнитопровода, Гц.
Энергия электромагнитного поля системы контуров или катушек, по
которым протекают токи ik:
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
51
где — потокосцепление к-то контура или катушки.
Энергия Электромагнитного поля двух контуров или катушек:
^ = М + ^1±Л¥1г-2,Дж.
где Lj и L2 — индуктивности контуров или катушек, Гн; М — взаимная
индуктивность между первым и вторым контуром или катушкой, Гн;
знак (+) соответствует согласному включению контуров (катушек), знак
(-) — встречному.
Уравнения Максвелла для электромагнитного поля
Объяснение и создание математической модели физического процесса
или явления далеко не всегда можно решить «в лоб». Зачастую, прихо-
диться вводить к основным понятиям некоторые дополнительные аргу-
менты, чтобы показать функцию во всей красе.
Один из ярких примеров такого подхода может служить введение
Максвеллом понятия тока смещения. Это позволило ему завершить соз-
данную им теорию электромагнитного поля, которая позволила не только
объяснить электрические и магнитные явления, но и предсказать новые,
существование которых было впоследствии подтверждено.
В основе теории Максвелла лежат четыре уравнения.
Уравнение 1. Электрическое поле может быть как потенциальным
(Eq), так и вихревым (Ев), поэтому напряженность суммарного поля
£ = Eq + Ев.
Так как циркуляция вектора £Q равна нулю
JEq dl = §EQIdl = О,
* L L
а циркуляция вектора Ев определяется выражением
то циркуляция вектора напряженности суммарного поля
Др
bEdl = -\?—dS.
* * Э/
L S J
Это уравнение показывает, что источниками электрического поля
могут быть не только электрические заряды, но и изменяющиеся во вре-
мени магнитные поля.
52
Электротехнический справочник
Уравнение 2. Обобщенная теорема о циркуляции вектора Н
Это уравнение показывает, что магнитные поля могут возбуждаться
либо движущимися зарядами (электрическими токами), либо перемен-
ными электрическими полями.
Уравнение 3. Теорема Гаусса для поля D
$DdS = Q.
S
Если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с
объемной плотностью р, то формула [3] запишется в виде
§DdS = $pdV.
s V
Уравнение 4. Теорема Гаусса для поля В
Величины, входящие в уравнения Максвелла, не являются независи-
мыми и между ними существует следующая связь (изотропные несегне-
тоэлектрические и неферромагнитные среды):
D - г^гЕу В = j - уЕу
где е0 и pg — соответственно электрическая и магнитная постоянная, е и
р — соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемость, у —
удельная проводимость вещества.
Из уравнений Максвелла вытекает, что источниками электрического
поля могут быть либо электрические заряды, либо изменяющиеся во вре-
мени магнитные поля, а магнитные поля могут возбуждаться либо дви-
жущимися электрическими зарядами (электрическими токами), либо
переменными электрическими полями.
Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрического
и магнитного полей. Это связано с тем, что в природе существуют элек-
трические заряды, но нет зарядов магнитных. Для стационарных полей
(£ = const и В = const) уравнения Максвелла примут вид:
jEdl = 0; §DdS = Q- j/Idl = I- §BdS = 0,
L S L S
т. e. источниками электрического поля в данном случае являются только
электрические заряды, источниками магнитного — только токи прово-
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
53
димости. В данном случае электрические и магнитные поля независимы
друг от друга, что и позволяет изучать отдельно постоянные электриче-
ские и магнитные поля.
Воспользовавшись известными из векторного анализа теоремами
Стокса и Гаусса Ч
ЛtZZ = J rotA dS; <f AdS = J divA dV,
L S S P
можно представить полную систему уравнений Максвелла в дифферен-
циальной форме (характеризующих поле в каждой точке пространства):
rotE — — divE — р; rotH = j + divB = 0.
dt J dt
Если заряды и токи распределены в пространстве непрерывно, то обе
формы уравнений Максвелла — интегральная и дифференциальная —
эквивалентны.
Расчетные формулы электрической мощности и энергии
Электрическая энергия — это способность электромагнитного поля
производить работу, преобразовываясь в другие виды энергии.
Электроэнергия — наиболее совершенный и универсальный вид, срав-
нительно легко преобразующийся в другие виды энергии: механическую,
тепловую, световую, химическую и др.
Совершение работы связано с перемещением зарядов через эле-
менты, обладающие сопротивлением. Единица измерения электроэнер-
гии (работы) — джоуль (Дж). Она соответствует работе по перемещению
заряда в один кулон между точками цепи с напряжением в один вольт:
Дж = В Кл.
Электрическая мощность — это работа по перемещению электриче-
ских зарядов в единицу времени.
Единица измерения мощности — ватт (Вт), Вт=Дж/с.
Различают активную и реактивные мощности. Активная мощность —
это мощность, связанная с преобразованием электроэнергии в тепловую
или механическую энергию в цепях постоянного тока.
54
Электротехнический справочник
Соотношение токов и напряжений, coscp, мощность, энергия Таблица 1.1
Величина Формула Обозначение и единица измерения
Закон Ома для цепи переменного тока с реактивным сопротивлением U = I Z Z / — ток в цепи, А; U — напряжение в цепи, В; Z — полное сопротивление цепи, Ом
Соотношение токов и напряжений в трехфазной системе: соединение в звезду 1-,=1ф /л, 1ф — линейный и фазный ток, А; 1/л, иф — линейное и фазное напряжение, В
Соотношение токов и напряжений в трехфазной системе: соединение в треугольник U., = U,f
Распределение тока в двух параллельных ветвях цепи переменного тока А _ Z2 I2 Z] /н /2 — ток первой и второй ветвей, А; zvz2 — сопротивления первой и второй ветвей, Ом
Коэффициент мощности Г Р COSQ = — = — Z S г—активное сопротивление, Ом; Z — полное сопротивление, Ом; Р — активная мощность, Вт; S — кажущаяся (полная) мощность, В-А
Мощность в цепи постоянного тока 5 II II II U— напряжение, В; / — ток, А; R — сопротивление, Ом
Мощность в цепи переменного тока: однофазного P-UI coscp Q = UI sincp S = UI = ^R2 +Q2 Р — активная мощность, Вт; Q — реактивная мощность, В Ар; S — кажущаяся (полная) мощность, В-А; 1ф — линейный и фазный ток, А; 1^, Уф — линейное и фазное напряжение, В
Мощность в цепи переменного тока: трехфазного [независимо от схемы соединения (звезда или треугольник) для симметричной трехфазной цепи] Р=3иф1ф cos(p =л/ЗЦ /7 coscp Q = 3U(j) 1ф sin<p = д/3/77 / sirup 8 = 3иф1ф =43U,l,
Мощность в цепи переменного тока: трехфазного [независимо от схемы соединения для трехфазной цепи при неравномерной нагрузке]
Энергия в цепи постоянного тока W = UIt = I2Rt W — энергия, Вт-ч; t— время, ч
Энергия в цепи переменного тока: однофазного Wa - UI coscp? = Pt Wp = UI sinqv = Qt Wa — активная энергия, Вт-ч; Wp — реактивная энергия, ВАр-ч; t — время, ч
Энергия в цепи переменного тока: трехфазного Wa =y[3UI cos<pz = Pt Wp = j3UIsm<pt = Qt
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
55
Расчетные формулы электрического сопротивления
Активное сопротивление элемента — это сопротивление постоян-
ному току.
Индуктивное сопротивление — это сопротивление элемента, связан-
ное с созданием вокруг него переменного или изменяющегося магнит-
ного поля. Оно зависит от конфигурации и размеров элемента, его маг-
нитных свойств и частоты тока.
Емкостное сопротивление — это сопротивление элемента, связанное
с созданием внутри и вокруг него электрического поля. Оно зависит от
материала элемента, его размеров, конфигурации и частоты тока.
Расчетные формулы электрического сопротивления Таблица 1.2
Величина Формула Обозначение и единица измерения
Сопротивление проводника при постоянном токе, Ом / г = р — S р — удельное сопротивление, Ом-м; /—длина, м; S — поперечное сечение проводника, м2
Зависимость сопротивления проводника от температуры r2 = rl[l+a(f2-z,)] r2, ri — сопротивление проводника соответственно при температурах t2 и tv Ом; а — температурный коэффициент сопротивления, 1 /град
Индуктивное (реактивное) сопротивление, Ом xL = со£ = litfL и) — угловая частота, рад/с; тт-3,14; f— частота, Гц; L — коэффициент самоиндукции (индуктивность), Гн; С — емкость, Ф
Емкостное (реактивное) сопротивление, Ом 1 _ 1 Xc ~ coC “ 2nfC
Полное реактивное сопротивление, Ом x = xL-Xc xL,xc — индуктивное и емкостное сопротивления, Ом
Полное сопротивление цепи при переменном токе (последовательное соединение). Ом Z = y]r2 +x2 =^y]r2 +(xL-xc)2 z— полное сопротивление цепи, Ом; г — активное сопротивление, Ом; х— реактивное сопротивление, Ом
56
Электротехнический справочник
Расчетные формулы соединения резисторов
Расчетные формулы соединения резисторов
Таблица 13
Вид соединения. Схема Общее сопротивление Напряжение Ток
П Ui R1 эследовательное и U2 . из R2 R3 R / /? = /?]+ R2 + r = u}+u2+u. II
Гк зраллелы и R1 R2 40' е / I — II -*1- 4- >3 I и = 1 R / = /,+Д+Д
R3 R
(ДЛ Гк яд зраллелы [вух рези< и R1 R2 R ное лоров) / R = ^- 7?! + R2 U = I R / = /, + /2
Упрощенные расчетные электротехнические формулы
Упрощенные расчетные электротехнические формулы Таблица 1 4
Величина Формула Обозначение и единица измерения
Условие замены медного провода алюминиевым 5ш=1,65-5, 5ал/ 5М — сечение алюминиевых и медных проводов, мм2
Площадь поперечного сечения жилы провода S == 0,785 d2 5 — сечение, мм2; d—диаметр, мм
Частота вращения асинхронного электродвигателя, об/мин • й = Ж(1_5)=з222 р р f = 50 Гц — частота тока сети; р — число пар полюсов; 5 — скольжение
Номинальный ток электродвигателя, А [Номинальный ток электро- двигателя (при Uh=380 В) приблизительно равен двойной мощности] ! = ~2Р V3t/„n.cosq>„ Рн — номинальная мощность электродвигателя, кВт; UH = 380 В — ном. напряжение сети; cos(pH = 0,85 — среднее значение ном. коэффициента мощности двигателя; qH = 0,9 — среднее значение ном. КПД двигателя
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
57
Таблица 1.4 (продолжение)
Величина Формула Обозначение и единица измерения
Ток нагрузки, А (при трехфазной симметричной нагрузке от нагревателей и ламп накаливания) с учетом того, что cos<pH = = 1
Ток нагрузки, А (при однофазной нагрузке от нагревателей и ламп накаливания) ". 220 l/H = 220B
Ток плавления для медных проводов, А « 80л/^ d— диаметр медного провода, мм
Сопротивление 1 км медного провода в зависимости от температуры _ 18 ±0,08/ 5 5 — сечение, мм2; / — температура, °C
Сопротивление 1 км алюминиевого провода в зависимости от температуры 29,0 ±0,12/ S
Зависимости в цепи переменного тока при частоте 50 Гц Г= — = — = 0,02 о 50 <о = 2тУ = 2тг-5О = 314 Т — период изменения тока, с; со — угловая частота, рад/с; f = 50 Гц — частота тока, Гц; л = 3,14
1.4. Система единиц в электротехнике
Gemmho (англ.) — применяемая в прошлом дольная единица электри-
ческой проводимости, равная 106 мо. 1 gemmho — это проводимость
проводника сопротивлением 10б Ом.
Абампер — единица тока в системе СГСМ (абсолютная электромагнитная
система сантиметр-грамм-секунда). Другое название этой единицы —
био. Единица названа так в честь французского физика, астронома
и математика Жана-Батиста Био. Один абампер равен 10 амперам.
Абампер определяется как ток, создающий силу в 2 дины на сантиметр
длины между двумя тонкими бесконечно длинными прямыми парал-
лельными проводниками, расположенными на расстоянии в 1 см.
Абампер на дюйм (абА/дюйм) — единица линейной плотности тока в
американской и английской традиционных системах мер.
Абампер на квадратный метр (А/м2) — единица поверхностной плот-
ности тока в системе СГСМ (абсолютная электромагнитная система
сантиметр-грамм-секунда).
Абампер на метр (абА/м) — единица линейной плотности тока в СГСМ
(абсолютная электромагнитная система сантиметр-грамм-секунда).
Абампер на сантиметр (абА/м) — единица линейной плотности тока
в СГСМ (абсолютная электромагнитная система сантиметр-грамм-
секунда).
58
Электротехнический справочник
Абвольт (абВ) — единица измерения электрического потенциала
(напряжения), разности электрических потенциалов и электродви-
жущей силы (ЭДС) в СГСМ (абсолютной электромагнитной системе
сантиметр-грамм-секунда). 1 абвольт равен 10-8 В. При разности
потенциалов в 1 абвольт через сопротивление 1 абом будет протекать
ток силой 1 ампер. Для перемещения заряда величиной в 1 абкулон
между двумя точками с разностью потенциалов 1 вольт требуется
энергия в 1 эрг.
Абвольт на сантиметр (абВ/см) — единица напряженности электриче-
ского поля в системе СГСЭ (абсолютная электростатическая система
сантиметр-грамм-секунда). Если между двумя бесконечными парал-
лельными плоскостями, расположенными на расстоянии 1 см, при-
ложено напряжение в 1 абВ, то между ними образуется электрическое
поле напряженностью в 1 абВ/см. 1 абВ/см = 1 мкВ/м.
Абгенри — единица измерения индуктивности СГСМ (абсолютная элек-
тромагнитная система сантиметр-грамм-секунда), равная 10~9 генри.
Другое название этой единицы — единица индуктивности СГСМ.
Абкулон (синоним единица заряда СГСМ) — основная физическая еди-
ница электрического заряда в абсолютной электромагнитной системе
СГСМ.
Абкулон на дюйм (абКл/дюйм) — производная единица линейной плот-
ности заряда в американской и английской традиционных системах
мер, определяемая как один абкулон электрического заряда на один
дюйм длины. Один абкулон равен 10 кулонам.
Абкулон на кубический дюйм (абКл/дюйм3) — производная единица
объемной плотности заряда в американской и английской традици-
онных системах мер, определяемая как один абкулон электрического
заряда на один кубический дюйм объема. Один абкулон равен 10 куло-
нам. .
Абкулон на квадратный дюйм (абКл/дюйм2) — производная единица
поверхностной плотности заряда в американской и английской тра-
диционных системах мер, определяемая как один абкулон электриче-
ского заряда на один квадратный дюйм поверхности.
Абкулон на квадратный метр (абКл/м2) — производная единица поверх-
ностной плотности заряда в СГСМ (абсолютная электромагнитная
система сантиметр-грамм-секунда), определяемая как один абкулон
электрического заряда на один квадратный метр поверхности.
Абкулон на квадратный сантиметр (абКл/см2) — производная единица
поверхностной плотности заряда в СГСМ (абсолютная электромаг-
нитная система сантиметр-грамм-секунда), определяемая как один
абкулон электрического заряда на один квадратный сантиметр поверх-
ности.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
59
Абкулон на метр (абКл/м) — производная единица линейной плотности
заряда в СГСМ (абсолютная электромагнитная система сантиметр-
грамм-секунда), определяемая как один абкулон электрического
заряда на один метр длины. Один абкулон равен 10 кулонам.
Абкулон на кубический метр (абКл/м3) — производная единица объем-
ной плотности заряда в СГСМ (абсолютная электромагнитная система
сантиметр-грамм-секунда), определяемая как один абкулон электри-
ческого заряда на один кубический метр объема. Один абкулон равен
10 кулонам.
Абкулон на сантиметр (абКл/см) — производная единица линейной
плотности заряда в СГСМ (абсолютная электромагнитная система
сантиметр-грамм-секунда), определяемая как один абкулон электри-
ческого заряда на один сантиметр длины. Один абкулон равен 10 куло-
нам.
Абкулон на кубический сантиметр (абКл/см3) — производная единица
объемной плотности заряда в СГСМ (абсолютная электромагнитная
система сантиметр-грамм-секунда), определяемая как один абкулон
электрического заряда на один кубический сантиметр объема. Один
абкулон равен 10 кулонам.
Абмо (абО) — единица электрической проводимости в системе СГСМ
(электромагнитная сантиметр-грамм-секунда). 1 амбо - 1 ГСм = 1 нОм1.
Альтернативное наименование этой единицы абсименс. -
Абмо на метр (абмо/м) — единица удельной электрической прово-
димости в системе СГСМ (абсолютная электромагнитная система
сантиметр-грамм-секунда). Абмо является величиной, обратной нано-
ому. 1 абмо/м = 109 См/м.
Абмо на сантиметр (абмо/см) — единица удельной электрической про-
водимости в системе СГСМ (абсолютная электромагнитная система
сантиметр-грамм-секунда). Абмо является величиной, обратной нано-
ому. 1 абмо/см - 1011 См/м =100 абмо/м.
Абом — основная единица электрического сопротивления в СГСМ
(абсолютная электромагнитная система сантиметр-грамм-секунда).
Если к двум точкам проводника приложена разность потенциалов
один абвольт и его сопротивление равно одному абому, по нему будет
протекать ток один абампер. 1 абОм = 10~9 Ом = 1 наноОм в системе
СИ. Абом — очень малая величина сопротивления. Поэтому данная
единица используется крайне редко. Если речь идет об очень малых
сопротивлениях материалов, обычно говорят об их проводимости.
Абом сантиметр (абОм-см) — единица удельного электрического сопро-
тивления системы СГСМ (абсолютная электромагнитная система
сантиметр-грамм-секунда). 1 абОм-см = 10~п Ом-м. Удельное сопротив-
ление характеризует способность вещества проводить электрический
60
Электротехнический справочник
ток и не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл
удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление
один абОм-см, если изготовленный из этого материала куб со стороной
1 сантиметр имеет сопротивление 1 абОм при измерении на противо-
положных гранях куба. В технике чаще применяется единица Ом-мм2/м.
Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 метр
и площадью токоведущего сечения 1 мм2 равно 1 Ом-мм2/м, если его
сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое
является лучшим проводником, равно 1,6-10 8 Ом-м. В то же время,
удельное сопротивление фторопласта, который обладает хорошими
диэлектрическими свойствами, равно 1023 Ом-м.
Абфарад (абФ) — единица электрической емкости в СГСМ (абсолютная
электромагнитная система сантиметр-грамм-секунда). Абфарад явля-
ется очень большой единицей. 1 абФ = 109 Ф = 1 ГФ и используется
только в медицинской терминологии. Один абфарад равен емкости
конденсатора, при которой заряд в один абкулон создает между его
обкладками напряжение в один абвольт.
Ампер (А) — единица измерения силы электрического тока в системе
СИ и одна из семи основных единиц СИ. Формальное определение
ампера гласит: «Ампер есть сила неизменяющегося тока, который
при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам
бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного
сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от дру-
гого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу вза-
имодействия, равную 2-107 ньютона». Также ампер можно определить
через другие единицы СИ: сила тока в проводнике равна 1 амперу, если
за одну секунду через поперечное сечение этого проводника проходит
заряд, равный 1 кулону (6,241-1018 электронов).
Ампер на вольт (А/В) — производная единица СИ для измерения элек-
трической проводимости и адмиттанса (полной комплексной прово-
димости), равная сименсу. Элемент имеет проводимость один сименс,
если при увеличении разности потенциалов на выводах устройства на
один вольт, протекающий через него электрический ток увеличива-
ется на один ампер.
Ампер на дюйм (А/дюйм) — единица линейной плотности тока в амери-
канской и английской традиционных системах мер
Ампер на квадратный дюйм (А/дюйм2) — единица поверхностной плот-
ности тока в американской и английской традиционных системах мер.
Ампер на квадратный метр (А/м2) — производная единица поверхност-
ной плотности тока в системе СИ.
Ампер на квадратный мил (А/мил2) — единица поверхностной плотно-
сти тока в американской и английской традиционных системах мер.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
61
Квадратный мил, квадратная тысячная — единица площади, исполь-
зуемая в Канаде и США для измерения поперечного сечения кабеля
или провода, и равная площади квадрата со стороной в один мил. Мил
(тысячная) равен 1/1000 дюйма. 1 кв. тысячная = л/4 круговых тысяч-
ных.
Ампер на квадратный сантиметр (А/см2) — единица поверхностной
плотности тока, кратная производной единице в системе СИ ампер
на метр.
Ампер на круговой мил (A/круговой мил) — единица поверхностной
плотности тока в американской и английской традиционных системах
мер. Круговой мил, круговая тысячная — единица площади, равная
площади крута диаметром один мил (1/1000 дюйма). Крутовой мил
используется в электротехнике США и Канады для обозначения пло-
щади провода круглого сечения, так как площадь в круговых милах
можно удобно рассчитать без использования числа пи (л).
Ампер на метр (А/м) — производная единица линейной плотности тока
в системе СИ.
Ампер на сантиметр (А/см) — единица линейной плотности тока, крат-
ная производной единице в системе СИ ампер на метр.
Ампер-час (А-ч) — внесистемная единица измерения электриче-
ского заряда. Один ампер-час равен 3600 кулонов (ампер-секунд).
Физический смысл: 1 ампер-час — это электрический заряд, который
проходит через поперечное сечение проводника в течение одного часа
при наличии в нем токй в 1 ампер. Ампер-час используется главным
образом для обозначения емкости аккумуляторов. Аккумулятор, заря-
женный до 1 А-ч, теоретически способен обеспечить ток в один ампер
в течение одного часа.
Аттогенри (аГн) — единица индуктивности, дольная по отношению к про-
изводной единице измерения индуктивности в системе СИ генри. По
определению, цепь имеет индуктивность один генри, если изменение
тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижущую силу
индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить через другие
единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А - Дж/А2 = Оме = Вб/А.
Аттофарад (мкФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, дольная по отношению к фараду. Применяется очень
редко. Один фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд в
один кулон создает между его обкладками напряжение в один вольт.
Био — единица тока в системе СГСМ (абсолютная электромагнитная
система сантиметр-грамм-секунда), названная в честь французского
физика, астронома и математика Жана-Батиста Био. Другое название
этой единицы — абампер. Один абампер равен 10 амперам. Абампер
определяется как ток, создающий силу в 2 дины на сантиметр длины
62
Электротехнический справочник
между двумя тонкими бесконечно длинными параллельными прово-
дниками, расположенными на расстоянии в 1 см.
Ватт на ампер (Вт/А) равен вольту (В), который является единицей изме-
рения и электродвижущей силы, электрической разности потенциа-
лов и электрического потенциала (напряжения). Вольт — производная
единица системы СИ. По определению, при разности потенциалов в
один вольт протекающий по проводнику ток силой в один ампер рас-
сеивает мощность в один ватт. Один вольт также представляет собой
разность потенциалов между двумя параллельными бесконечными
плоскостями, расположенными на расстоянии одного метра, которая
создает электрическое поле напряженностью один ньютон на кулон.
Один вольт можно также определить как разность потенциалов между
двумя точками, при которой для перемещения между этими точками
заряда в один кулон нужно совершить работу в один джоуль.
Вебер на ампер (Вб/А) — метрическая единица измерения индуктивно-
сти, равная генри. Генри можно выразить через другие единицы СИ:
Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с - Вб/А.
Вольт (В) — единица измерения и электродвижущей силы, электрической
разности потенциалов и электрического потенциала (напряжения).
Вольт является производной единицей системы СИ. По определению,
при разности потенциалов в один вольт протекающий по проводнику
ток силой в один ампер рассеивает мощность в один ватт. Один вольт
также представляет собой разность потенциалов между двумя парал-
лельными бесконечными плоскостями, расположенными на расстоя-
нии одного метра, которая создает электрическое поле напряженно-
стью один ньютон на кулон. Один вольт можно также определить как
разность потенциалов между двумя точками, при которой для пере-
мещения между этими точками заряда в один кулон нужно совершить
работу в один джоуль.
Вольт на ампер (В/А) — производная единица СИ, равная ому по опреде-
лению: Ом = В/A. Закон Ома гласит: «Сила тока в участке цепи прямо
пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорцио-
нальна электрическому сопротивлению этого участка цепи». То есть,
I = U/R, где U — разность потенциалов в вольтах, I — ток в амперах и
R — сопротивление в омах. Отсюда следует, что 1 Ом = 1 В/А.
Вольт на дюйм (/дюйм) — внесистемная единица напряженности элек-
трического поля. Если между двумя бесконечными параллельными
плоскостями, расположенными на расстоянии 1 дюйм, приложено
напряжение в 1 В, то между ними образуется электрическое поле
напряженностью в 1 В/дюйм. 1 В/дюйм -39,37 В/м.
Вольт на метр (В/м) — производная единица системы СИ для напря-
женности электрического поля. Если между двумя бесконечными
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
63
параллельными плоскостями, расположенными на расстоянии 1 м,
приложено напряжение в 1 В, то между ними образуется электриче-
ское поле напряженностью в 1 В/м. В основных единицах СИ 1 В/м
эквивалентен одному метру в секунду в кубе на ампер (м*кг-с"3-А-1).
Вольт на сантиметр (В/см) — производная единица системы СИ для
напряженности электрического поля, кратная В/м. Если между двумя
бесконечными параллельными плоскостями, расположенными на рас-
стоянии 1 см, приложено напряжение в 1 В, то между ними образуется
электрическое поле напряженностью в 1 В/см. 1 В/см = 100 В/м.
Вольт на тысячную (В/тысячную) — внесистемная единица напряжен-
ности электрического поля. Если между двумя бесконечными парал-
лельными плоскостями, расположенными на расстоянии 1 тысячная
дюйма, приложено напряжение в 1 В, то между ними образуется элек-
трическое поле напряженностью в 1 В/тысячную. 1 В/тысячную =
= 39370,1 В/м = 1000 В/дюйм.
Гектогенри (гГн) — единица индуктивности, кратная производной еди-
нице измерения индуктивности в системе СИ генри. По определению,
цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоро-
стью один ампер в секунду создает электродвижущую силу индукции,
равную одному вольту. Генри можно выразить через другие единицы
СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом< = Вб/А.
Гектофарад (гФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, кратная фараду. Один фарад равен емкости конденса-
тора, при которой заряд в один кулон создает между его обкладками
напряжение в один вольт.
Генри (Гн) — производная единица измерения индуктивности в системе СИ.
По определению, цепь имеет индуктивность один генри, если изменение
тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижущую силу
индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить через другие
единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Гигагенри (ГГн) — единица индуктивности, кратная производной еди-
нице измерения индуктивности в системе СИ генри. По определению,
цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоро-
стью один ампер в секунду создает электродвижущую силу индукции,
равную одному вольту. Генри можно выразить через другие единицы
СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Гигафарад (ГФ) — производная единица измерения электрической емко-
сти в СИ, кратная фараду. Один фарад равен емкости конденсатора,
при которой заряд в один кулон создает между его обкладками напря-
жение в один вольт.
Гильберт (Гб) — единица измерения магнитодвижущей силы в системе
СГС. В СИ магнитодвижущая сила измеряется в амперах (ранее в
64
Электротехнический справочник
ампер-витках). Коэффициент перевода между единицами СИ и СГС
равен 10/4л ~ 0,795774715, соответственно 1 Гб/см = 79,577 А/м.
Именно поэтому здесь упоминается Гб/см.
Декагенри (даГн) — единица индуктивности, кратная производной еди-
нице измерения индуктивности в системе СИ генри. По определению,
цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоро-
стью один ампер в секунду создает электродвижущую силу индукции,
равную одному вольту. Генри можно выразить через другие единицы
СИ: Гн - м2-кг/Кл2 = В-с/А - Дж/А2 = Оме = Вб/А.
Декафарад (даФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, кратная фараду. Один фарад равен емкости конденса-
тора, при которой заряд в один кулон создает между его обкладками
напряжение в один вольт.
Децигенри (дГн) — единица индуктивности, дольная по отношению к про-
изводной единице измерения индуктивности в системе СИ генри. По
определению, цепь имеет индуктивность один генри, если изменение
тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижущую силу
индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить через другие
единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом е = Вб/А.
Децифарад (дФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, дольная по отношению к фараду. Один фарад равен
емкости конденсатора, при которой заряд в один кулон создает между
его обкладками напряжение в один вольт.
Единица емкости СГСМ — другое названии для абфарада, который
является единицей электрической емкости в СГСМ (абсолютная элек-
тромагнитная система сантиметр-грамм-секунда). Абфарад — очень
большая единица. 1 абФ - 109 Ф = 1 ГФ и используется только в меди-
цинской терминологии. Один абфарад равен емкости конденсатора,
при которой заряд в один абкулон создает между его обкладками
напряжение в один абвольт.
Единица емкости СГСЭ — другое название для статфарад — единицы элек-
трической емкости в СГСЭ (абсолютная электростатическая система
сантиметр-грамм-секунда). 1 единица емкости СГСЭ = 1,112 пФ. Одна
Единица емкости СГСЭ равна емкости конденсатора, при которой
заряд в один абкулон создает между его обкладками напряжение в
один абвольт. По другому определению, статфарад — емкость шара
радиусом 1 см в вакууме.
Единица заряда СГСМ (синоним абкулон) — основная физическая еди-
ница электрического заряда в абсолютной электромагнитной системе
СГСМ.
Единица индуктивности СГСМ — единица измерения индуктив-
ности СГСМ (абсолютная электромагнитная система сантиметр-
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
65
грамм-секунда), равная 10-9 генри. Другое название этой единицы —
абгенри.
Единица индуктивности СГСЭ — единица измерения индуктивности
СГСЭ (абсолютная электростатическая система сантиметр-грамм-
секунда), равная 8,987552-Ю11 генри. Другое название этой единицы —
статгенри.
Единица сопротивления СГСМ — другое название абома, который
является основной единицей электрического сопротивления в СГСМ
(абсолютная электромагнитная система сантиметр-грамм-секунда).
Если к двум точкам проводника приложена разность потенциалов
один абвольт и его сопротивление равно одной единице сопротив-
ления СГСМ, по нему будет протекать ток один абампер. 1 единица
сопротивления СГСМ = 10~9 Ом = 1 наноОм в системе СИ. Единица
сопротивления СГСМ — очень малая величина сопротивления.
Поэтому данная единица используется крайне редко. Если речь идет
об очень малых сопротивлениях материалов, обычно говорят об их
проводимости.
Единица сопротивления СГСЭ -=- другое название статома — основной
единицы электрического сопротивления в СГСЭ (абсолютная электро-
статическая система сантиметр-грамм-секунда). Если к двум точкам
проводника приложена разность потенциалов один статвольт и его
сопротивление равно одной единице сопротивления СГСЭ, по нему
будет протекать ток один статампер. 1 единица сопротивления СГСЭ
~ 900 ГОм в системе СИ. Единица сопротивления СГСЭ — очень боль-
шая величина сопротивления. Поэтому данная единица используется
крайне редко. На практике сопротивление измеряют в омах.
Единица тока СГСМ (абампер, био) — единица тока в системе СГСМ
(абсолютная электромагнитная система сантиметр-грамм-секунда).
Единица названа био в честь французского физика, астронома и мате-
матика Жана-Батиста Био. Один абампер равен 10 амперам. Абампер
определяется как ток, создающий силу в 2 дины на сантиметр длины
между двумя тонкими бесконечно длинными прямыми параллель-
ными проводниками, расположенными на расстоянии в 1 см.
Единица тока СГСЭ, иначе называемая статампером — единица тока в
системе СГСЭ (абсолютная электростатическая система сантиметр-
грамм-секунда). Статампер — это такая сила тока, при которой за
одну секунду через поперечное сечение проводника происходит пере-
мещение заряда в 1 статкулон.
Единица электрического потенциала СГСМ — другое название
абвольта — единицы измерения электрического потенциала (напряже-
ния), разности электрических потенциалов и электродвижущей силы
(ЭДС) в СГСМ (абсолютной электромагнитной системе сантиметр-
66
Электротехнический справочник
грамм-секунда). 1 единица электрического потенциала СГСМ равна
10~9 В. При разности потенциалов в 1 абвольт через сопротивление
1 абом будет протекать ток силой 2 ампер. Для перемещения заряда
величиной в 1 абкулон между двумя точками с разностью потенциа-
лов 1 вольт требуется энергия в 1 эрг.
Единица электрического потенциала СГСЭ — другое название стат-
вольта — единицы измерения электрического потенциала (напряже-
ния), разности электрических потенциалов и электродвижущей силы
(ЭДС) в СГСЭ (абсолютной электростатической системе сантиметр-
грамм-секунда). 1 статвольт равен 299,79 В. При разности потенциа-
лов в 1 единицу электрического потенциала СГСЭ через сопротив-
ление 1 статом будет протекать ток силой 1 статампер. Статвольт —
довольно большая единица, поэтому в электротехнике и электронике
чаще используется единица системы СИ вольт.
Квантованная проводимость Холла — новый практический стандарт
электрической проводимости, основанный на кванте электрического
сопротивления (константе фон Клитцинга) RK = 25812,807557(18) Ом.
Квантованная проводимость Холла = 1 / 25812,807557(18) Ом =
= 0,00003874 См.
Квантованное сопротивление Холла — новый практический стандарт
электрического сопротивления, основанный на эффекте квантования
холловского сопротивления или проводимости, которое наблюда-
ется в МОП-транзисторах (англ. Metal-oxide-semiconductor field-effect
transistors ) в сильных магнитных полях и при низких температурах.
Значение квантованного сопротивления Холла не зависит от качества
и материала образца, поэтому для калибровки сопротивлений исполь-
зуется устройства на основе квантового эффекта Холла с фиксирован-
ным значением сопротивления, равным постоянной фон Клитцинга
RK = h/e2 = 25812,807557(18) Ом, где h — постоянная Планка и е —
заряд электрона.
Киловольт на дюйм (кВ/дюйм) — внесистемная единица напряженно-
сти электрического поля. Если между двумя бесконечными параллель-
ными плоскостями, расположенными на расстоянии 1 дюйм, прило-
жено напряжение в 1 кВ, то между ними образуется электрическое
поле напряженностью в 1 кВ/дюйм. 1 кВ/дюйм = 39370,1 В/м.
Киловольт на метр (кВ/м) — производная единица системы СИ для
напряженности электрического поля, кратная В/м. Если между двумя
бесконечными параллельными плоскостями, расположенными на рас-
стоянии 1 м, приложено напряжение в 1 кВ, то между ними образуется
электрическое поле напряженностью в 1 кВ/м. 1 кВ/м = 1000 В/м.
Киловольт на сантиметр (кВ/см) — производная единица системы СИ для
напряженности электрического поля, кратная В/м. Если между двумя
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
67
бесконечными параллельными плоскостями, расположенными на рас-
стоянии 1 см, приложено напряжение в 1 кВ, то между ними образуется
электрическое поле напряженностью в 1 кВ/см. 1 кВ/см = 100 000 В/м.
Килогенри (кГн) — единица индуктивности, кратная производной еди-
нице измерения индуктивности в системе СИ генри. По определению,
цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоро-
стью один ампер в секунду создает электродвижущую силу индукции,
равную одному вольту Генри можно выразить через другие единицы
СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Килосименс (кСм) — единица измерения электрической проводимости
и адмиттанса (полной комплексной проводимости), кратная сименсу.
1 кСм = 103 См. Проводимость и адмиттанс — величины, обратные
соответственно сопротивлению и импедансу, поэтому сименс — вели-
чина обратная ому.
Килофарад (кФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, кратная фараду. Один фарад равен емкости конденса-
тора, при которой заряд в один кулон создает между его обкладками
напряжение в один вольт.
Круговой мил Ом на фут — единица измерения удельного сопротивления
в американской системе единиц. Называется также круговая тысячная
Ом на фут. Удельное сопротивление однородного куска проводника
длиной 1 фут и площадью токоведущего сечения 1 круговая тысячная
дюйма (20 AWG или диаметр 0,8 мм) равно 1 круговой тысячной Ом
на фут, если его сопротивление равно 1 Ом.
Кулон (Кл) — единица измерения электрического заряда (количества
электричества) в Международной системе единиц (СИ). Кулон явля-
ется производной единицей системы СИ. Кулон — это величина
заряда, прошедшая через проводник при силе тока один ампер за одну
секунду. Кулон можно определить и через емкость. Один кулон —
это заряд на положительной обкладке конденсатора емкостью в одну
фараду, заряженному до разности потенциалов один вольт.
Кулон на вольт (Кл/В) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ. По определению, 1 Ф = 1 Кл/В. Один фарад равен емко-
сти конденсатора, при которой заряд в один кулон создает между его
обкладками напряжение в один вольт.
Кулон на дюйм (Кл/дюйм) — единица линейной плотности заряда в аме-
риканской и английской традиционных системах мер, определяемая
как один кулон электрического заряда на один метр длины.
Кулон на кубический дюйм (Кл/дюйм3) — единица объемной плотно-
сти заряда в американской и английской традиционных системах мер,
определяемая как один кулон электрического заряда на один кубиче-
ский метр объема.
68
Электротехнический справочник
Кулон на квадратный дюйм (Кд/дюйм2) — единица поверхностной плот-
ности заряда в американской и английской традиционных системах
мер, определяемая как один кулон электрического заряда на один ква-
дратный метр поверхности.
Кулон на квадратный метр (Кл/м2) — производная единица поверхност-
ной плотности заряда в системе СИ, определяемая как один кулон
электрического заряда на один квадратный метр поверхности.
Кулон на квадратный сантиметр (Кл/см2) — производная единица
поверхностной плотности заряда в системе СИ, являющаяся дольной
по отношению к кулону на метр, определяемому как один кулон элек-
трического заряда на один квадратный метр поверхности.
Кулон на метр (Кл/м) — производная единица линейной плотности
заряда в системе СИ, определяемая как один кулон электрического
заряда на один метр длины.
Кулон на кубический метр (Кл/м3) — производная единица объемной
плотности заряда в системе СИ, определяемая как один кулон элек-
трического заряда на один кубический метр объема.
Кулон на сантиметр (Кл/см) — производная единица линейной плотно-
сти заряда в системе СИ, являющаяся дольной по отношению к кулону
на метр, определяемому как один кулон электрического заряда на один
метр длины.
Кулон на кубический сантиметр (Кл/см3) — производная единица объ-
емной плотности заряда в системе СИ, являющаяся дольной по отно-
шению к кулону на метр, определяемому как один кулон электриче-
ского заряда на один кубический метр объема.
Мегагенри (МГн) — единица индуктивности, кратная производной еди-
нице измерения индуктивности в системе СИ генри. По определению,
цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоро-
стью один ампер в секунду создает электродвижущую силу индукции,
равную одному вольту. Генри можно выразить через другие единицы
СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Мегаом (МОм) — производная единица измерения электрического
сопротивления в СИ, кратная ому. 1 МОм = 1 000 000 Ом. Мегаом
равен электрическому сопротивлению проводника, по которому течет
постоянный ток один микроампер, если между концами этого прово-
дника приложено напряжение один вольт. Пассивные элементы элек-
трических схем, оказывающие сопротивление протекающему току и
обычно имеющие два вывода, называются резисторами. Для измере-
ния сопротивления используется мультиметры, которые могут также
измерять напряжение, ток, температуру, емкость и иные величины.
Мегасименс (МСм) — единица измерения электрической проводимости
и адмиттанса (полной комплексной проводимости), кратная сименсу.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
69
1 МСм = 106 См. Проводимость и адмиттанс — величины, обратные
соответственно сопротивлению и импедансу, поэтому сименс — вели-
чина обратная ому.
Мегафарад (МФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, кратная фараду. Один фарад равен емкости конденса-
тора, при которой заряд в один кулон создает между его обкладками
напряжение в один вольт.
Микровольт на метр (мкВ/м) — производная единица системы СИ для
напряженности электрического поля, дольная по отношению к В/м.
Если между двумя бесконечными параллельными плоскостями, рас-
положенными на расстоянии 1 м, приложено напряжение в 1 мкВ,
то между ними образуется электрическое поле напряженностью в
1 мкВ/м. 1 мкВ/м = 0,000001 В/м.
Микрогенри (мкГн) — единица индуктивности, дольная по отношению к
производной единице измерения индуктивности в системе СИ генри.
По определению, цепь имеет индуктивность один генри, если измене-
ние тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижущую
силу индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить через
другие единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А - Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Микромо (мкО) — применяемая в прошлом дольная единица электриче-
' ской проводимости мо, которое является альтернативным наименова-
нием сименса и величиной, обратной ому. Мо являлось прочитанным
справа налево словом «ом» и обозначалось перевернутой прописной
греческой буквой омега (O),l мкО = 10~6 О.
Микроом дюйм (мкОм-дюйм) — внесистемная единица удельного элек-
трического сопротивления. 1 мкОм-дюйм = 2,54-10-8 Ом-м. Удельное
сопротивление характеризует способность вещества проводить
электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества.
Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удель-
ное сопротивление один мкОм-дюйм, если изготовленный из этого
материала куб со стороной 1 дюйм имеет сопротивление 1 мкОм при
измерении на противоположных гранях куба. В США в технике чаще
применяется единица круговой мил Ом на фут. Удельное сопротивле-
ние однородного куска проводника длиной 1 фут и площадью токове-
дущего сечения 1 круговой мил (круговая тысячная дюйма, 20 AWG
или диаметром 0,8 мм) равно 1 круговой тысячной Ом на фут, если его
сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое
является лучшим проводником, равно 1,6-10-8 Ом-м. В то же время,
удельное сопротивление фторопласта, который обладает хорошими
диэлектрическими свойствами, равно 1023 Ом-м.
Микроом сантиметр (мкОм-см) — производная дольная единица удель-
ного электрического сопротивления системы СИ. 1 мкОм-см = 10~8 Ом-м.
70
Электротехнический справочник
Удельное сопротивление характеризует способность вещества прово-
дить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества.
Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное
сопротивление один мкОм-см, если изготовленный из этого материала
куб со стороной 1 сантиметр имеет сопротивление 1 мкОм при изме-
рении на противоположных гранях куба. В технике чаще применяется
единица Ом-мм2/м. Удельное сопротивление однородного куска прово-
дника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения 1 мм2 равно
1 Ом-мм2/м, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивле-
ние серебра, которое является лучшим проводником, равно 1,64 О-8 Ом-м.
В то же время, удельное сопротивление фторопласта, который обладает
хорошими диэлектрическими свойствами, равно 1023 Ом-м.
Микросименс (мкСм) — единица измерения электрической проводимо-
сти и адмиттанса (полной комплексной проводимости), дольная по
отношению к сименсу. 1 мСм = 10-6 См. Проводимость и адмиттанс —
величины, обратные соответственно сопротивлению и импедансу,
поэтому сименс — величина обратная ому.
Микрофарад (мкФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, дольная по отношению к фараду. Применяется очень
часто. Один фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд в
один кулон создает между его обкладками напряжение в один вольт.
Милливольт на метр (мВ/м) — производная единица системы СИ для
напряженности электрического поля, дольная по отношению к В/м.
Если между двумя бесконечными параллельными плоскостями, рас-
положенными на расстоянии 1 м, приложено напряжение в 1 мВ, то
между ними образуется электрическое поле напряженностью в 1 мВ/м.
1 мВ/м = 0,001 В/м.
Миллигенри (мГн) — единица индуктивности, дольная по отношению к
производной единице измерения индуктивности в системе СИ генри.
По определению, цепь имеет индуктивность один генри, если измене-
ние тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижущую
силу индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить через
другие единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Миллисименс (кСм) — единица измерения электрической проводимо-
сти и адмиттанса (полной комплексной проводимости), дольная по
отношению к сименсу. 1 мСм = 10“3 См. Проводимость и адмиттанс —
величины, обратные соответственно сопротивлению и импедансу,
поэтому сименс — величина обратная ому.
Миллифарад (мФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ,, дольная по отношению к фараду. Один фарад равен
емкости конденсатора, при которой заряд в один кулон создает между
его обкладками напряжение в один вольт.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
71
Миллифарад (мФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, дольная по отношению к фараду. Один фарад равен
емкости конденсатора, при которой заряд в один кулон создает между
его обкладками напряжение в один вольт.
Мо на метр (мо/м) — старая единица удельной электрической проводи-
мости. Мо является величиной, обратной ому. В конце семидесятых
годов прошлого века в качестве единицы проводимости был введен
сименс. 1 мо/м = 1 См/м.
Мо на сантиметр (мо/см) — старая единица удельной электрической
проводимости. Мо является величиной, обратной ому. В конце семи-
десятых годов прошлого века в качестве единицы проводимости был
введен сименс. 1 мо/см =100 См/м.
Мо. Ранее в качестве альтернативного названия единицы проводимости
в системе СИ сименса применялось название мо, которое является
прочитанным справа налево словом «ом» и обозначается переверну-
той прописной греческой буквой омега (О). Мо является единицей,
обратной ому.
Наногенри (нГн) — единица индуктивности, дольная по отношению к
производной единице измерения индуктивности в системе СИ генри.
По определению, цепь имеет индуктивность один генри, если измене-
ние тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижущую
силу индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить через
другие единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Нанофарад (мкФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, дольная по отношению к фараду. Применяется очень
часто. Один фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд в
один кулон создает между его обкладками напряжение в один вольт.
Ньютон на кулон (Н/Кл) — производная единица системы СИ для напря-
женности электрического поля. Если между двумя бесконечными
параллельными плоскостями, расположенными на расстоянии 1 м,
приложено напряжение в 1 В, то между ними образуется электриче-
ское поле напряженностью в 1 Н/Кл. В основных единицах СИ 1 Н/Кл
эквивалентен одному метру в секунду в кубе на ампер (м-кг-с 3-А-1).
Ом (Ом) — производная единица измерения электрического сопротив-
ления в СИ. Ом равен электрическому сопротивлению проводника,
по которому течет постоянный ток один ампер, если между концами
этого проводника приложено напряжение один вольт. Пассивные эле-
менты электрических схем, оказывающие сопротивление протекаю-
щему току и обычно имеющие два вывода, называются резисторами.
Для измерения сопротивления используется мультиметры, которые
могут также измерять напряжение, ток, температуру, емкость и иные
величины.
72
Электротехнический справочник
Ом дюйм (Ом-дюйм) — внесистемная единица удельного электрического
сопротивления. 1 Ом-дюйм = 0,0254 Ом-м. Удельное сопротивление
характеризует способность вещества проводить электрический ток и
не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл удель-
ного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один
Ом-дюйм, если изготовленный из этого материала куб со стороной
1 дюйм имеет сопротивление 1 Ом при измерении на противополож-
ных гранях куба. В США в технике чаще применяется единица круго-
вая тысячная Ом на фут. Удельное сопротивление однородного куска
проводника длиной 1 фут и площадью токоведущего сечения 1 круго-
вая тысячная дюйма (20 AWG) равно 1 круговой тысячной Ом на фут,,
если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра,
которое является лучшим проводником, равно 1,6-1О8 Ом-м. В то же
время, удельное сопротивление фторопласта, который обладает хоро-
шими диэлектрическими свойствами, равно 1023 Ом-м.
Ом метр (Ом-м) — производная единица удельного электрического сопро-
тивления системы СИ. Удельное сопротивление характеризует способ-
ность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы
и размеров вещества. Физический смысл удельного сопротивления:
материал имеет удельное сопротивление один Ом-м, если изготовлен-
ный из этого материала куб со стороной 1 метр имеет сопротивление
1 Ом при измерении на противоположных гранях куба. В технике чаще
применяется единица Ом-мм2/м. Удельное сопротивление однородного
куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения.
1 мм2 равно 1 Ом-мм2/м, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное
сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно
1,6-10-8 Ом-м. В то же время, удельное сопротивление фторопласта, обла-
дающего хорошими диэлектрическими свойствами, равно 1023 Ом-м.
Петагенри (ПГн) — единица индуктивности, кратная производной еди-
нице измерения индуктивности в системе СИ генри. По определению,
цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоро-
стью один ампер в секунду создает электродвижущую силу индукции,
равную одному вольту. Генри можно выразить через другие единицы
СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Петафарад (ПФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, кратная фараду. Один фарад равен емкости конденса-
тора, при которой заряд в один кулон создает между его обкладками
напряжение в один вольт.
Пикогенри (Гн) — единица индуктивности, дольная по отношению к про-
изводной единице измерения индуктивности в системе СИ генри. По
определению, цепь имеет индуктивность один генри, если изменение
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
73
тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижущую
силу индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить через
другие единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Пикосименс на метр (пСм/м) — десятичная дольная по отношению к
См/м. 1 пСм/м = 10~12 См/м. Удельную проводимость диэлектриков
удобнее выражать в пикосименсах на метр. Например, удельная про-
водимость стекла находится в диапазоне от 10 до 0,001 пСм/м.
Пикофарад (пФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, дольная по отношению к фараду. Применяется очень
часто. Один фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд в
один кулон создает между его обкладками напряжение в один вольт.
Сантигенри (сГн) — единица индуктивности, дольная по отношению к
производной единице измерения индуктивности в системе СИ генри.
По определению, цепь имеет индуктивность один генри, если измене-
ние тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижущую
силу индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить через
другие единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Сантифарад (сФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, дольная по отношению к фараду. Один фарад равен
емкости конденсатора, при которой заряд в один кулон создает между
его обкладками напряжение в один вольт.
Сименс (См) — производная единица измерения электрической прово-
димости и адмиттанса (полной комплексной проводимости) в системе
СИ. Проводимость и адмиттанс — величины, обратные соответственно
сопротивлению и импедансу, поэтому сименс — величина обратная ому.
Ранее в качестве единицы проводимости применялось название мо,
которое является прочитанным справа налево словом «ом» и обозна-
чается перевернутой прописной греческой буквой омега (U). Элемент
имеет проводимость один сименс, если протекающий через него элек-
трический ток увеличивается на один ампер при увеличении разности
потенциалов на выводах устройства на один вольт. 1/См = 1 Ом.
Сименс (См) — производная единица измерения электрической прово-
димости и адмиттанса (полной комплексной проводимости) в системе
СИ. Проводимость и адмиттанс — величины, обратные соответственно
сопротивлению и импедансу, поэтому сименс — величина обратная ому.
Ранее в качестве единицы проводимости применялось название мо,
которое является прочитанным справа налево словом «ом» и обозна-
чается перевернутой прописной греческой буквой омега (U). Элемент
имеет проводимость один сименс, если протекающий через него элек-
трический ток увеличивается на один ампер при увеличении разности
потенциалов на выводах элемента на один вольт.
74
Электротехнический справочник
Сименс на метр (См/м) — единица удельной электрической проводимо-
сти в системе СИ. Примеры. Серебро — один из лучших проводников
и имеет удельную проводимость 6,30-107 См/м. Удельная проводи-
мость таких диэлектриков, как полиэтилентерефталат (лавсан, ПЭТФ)
и политетрафторэтилен (фторопласт, тефлон) находится в диапазоне
от 10"25 до 10~21 См/м.
Статампер — единица тока в системе СГСЭ (абсолютная электростатиче-
ская система сантиметр-грамм-секунда). Статампер — это такая сила
тока, при которой за одну секунду через поперечное сечение прово-
дника происходит перемещение заряда в 1 статкулон.
Статвольт (статВ) — единица измерения электрического потенциала
(напряжения), разности электрических потенциалов и электродви-
жущей силы (ЭДС) в СГСЭ (абсолютной электростатической системе
сантиметр-грамм-секунда). 1 статвольт равен 299,79 В. При разности
потенциалов в 1 статвольт через сопротивление 1 статом будет проте-
кать ток силой 1 статампер. Статвольт — довольно большая единица,
поэтому в электротехнике и электронике чаще используется единица
системы СИ вольт.
Статвольт на дюйм (статВ/дюйм) — внесистемная единица напряженно-
сти электрического поля. Если между двумя бесконечными параллель-
ными плоскостями, расположенными на расстоянии 1 дюйм, прило-
жено напряжение в 1 статВ, то между ними образуется электрическое
поле напряженностью в 1 статВ/дюйм. 1 статВ/дюйм = 11802,8 В/м.
1 статВ = 299,792 В.
Статвольт на сантиметр (статВ/см) — единица напряженности элек-
трического поля в системе СГСЭ (абсолютная электростатическая
система сантиметр-грамм-секунда). Если между двумя бесконечными
параллельными плоскостями, расположенными на расстоянии 1 см,
приложено напряжение в 1 статВ, то между ними образуется электри-
ческое поле напряженностью в 1 статВ/см. 1 статВ/см = 29979,2 В/м =
1 Гс. 1 статВ = 299,792 В.
Статгенри — единица измерения индуктивности СГСЭ (абсолют-
ная электростатическая система сантиметр-грамм-секунда), равная
8,987552-Ю11 генри. Другое название этой единицы — единица индук-
тивности СГСЭ.
Статкулон (синонимы: франклин, единица заряда СГСЭ) — единица
электрического заряда в СГСЭ (абсолютная электростатическая
система сантиметр-грамм-секунда) и в гауссовой системе. Статкулон
является производной единицей СГСЭ. По определению, два разнои-
менных заряда по одному статкулону, находящихся в вакууме на рас-
стоянии 1 см, будут притягиваться друг к другу с силой 1 дина.
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
75
Статмо (статО) — единица электрической проводимости в системе СГСЭ
(абсолютная электростатическая система сантиметр-грамм-секунда).
Представляет собой проводимость между двумя точками проводника,
в котором при постоянной разности потенциалов в 1 статвольт воз-
никает ток 1 статампер. 1 статмо приблизительно равно 1,113-10“12 См.
Альтернативное название этой единицы — статсименс (статСм).
Статмо на метр (статмо/м) — единица удельной электрической прово-
димости в системе СГСЭ (абсолютная электростатическая система
сантиметр-грамм-секунда). Статмо (статО) — единица электриче-
ской проводимости в системе СГСЭ (абсолютная электростатическая
система сантиметр-грамм-секунда). Представляет собой проводи-
мость между двумя точками проводника, в котором при постоян-
ной разности потенциалов в 1 статвольт возникает ток 1 статампер.
1 статмо/м приблизительно равно 1,113-10~12 См/м.
Статмо на сантиметр (статмо/см) — единица удельной электрической
проводимости в системе СГСЭ (абсолютная электростатическая
система сантиметр-грамм-секунда). Статмо (статО) — единица элек-
трической проводимости в системе СГСЭ. Представляет собой про-
водимость между двумя точками проводника, в котором при посто-
янной разности потенциалов в 1 статвольт возникает ток 1 статампер.
1 статмо/см приблизительно равно 1,113-10“10 См/м.
Статом (статОм) — основная единица электрического сопротивления
в СГСЭ (абсолютная электростатическая система сантиметр-грамм-
секунда). Если к двум точкам проводника приложена разность потен-
циалов один статвольт и его сопротивление равно одному статому,
по нему будет протекать ток один статампер. 1 статОм ~ 900 ГОм в
системе СИ. Статом — очень большая величина сопротивления.
Поэтому данная единица используется крайне редко. На практике
сопротивление измеряют в омах.
Статом сантиметр (статОм-см) — единица удельного электриче-
ского сопротивления системы СГСЭ (абсолютная электростатиче-
ская система сантиметр-грамм-секунда). 1 абОм-см = 8,987 ГОм-м.
Удельное сопротивление характеризует способность вещества про-
водить электрический ток и не зависит от формы и размеров веще-
ства. Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет
удельное сопротивление один статОм-см, если изготовленный из
этого материала куб со стброной 1 сантиметр имеет сопротивление
1 статОм при измерении на противоположных гранях куба. В технике
чаще применяется единица Ом-мм2/м. Удельное сопротивление одно-
родного куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего
сечения 1 мм2 равно 1 Ом-мм2/м, если его сопротивление равно 1 Ом.
76
Электротехнический справочник
Удельное сопротивление серебра, которое является лучшим прово-
дником, равно 1,6-10-8 Ом-м. В то же время, удельное сопротивление
фторопласта, который обладает хорошими диэлектрическими свой-
ствами, равно 1023 Ом-м.
Статфарад (статФ) — единица электрической емкости в СГСЭ (абсолют-
ная электростатическая система сантиметр-грамм-секунда). 1 статФ
= 1,112 пФ. Один статфарад равен емкости конденсатора, при кото-
рой заряд в один абкулон создает между его обкладками напряжение
в один абвольт. По другому определению, статфарад — емкость шара
радиусом 1 см в вакууме.
Терагенри (ТГн) — единица индуктивности, кратная производной еди-
нице измерения индуктивности в системе СИ генри. По определению,
цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоро-
стью один ампер в секунду создает электродвижущую силу индукции,
равную одному вольту. Генри можно выразить через другие единицы
СИ: Гн - м2-кг/Кл2 - В-с/А = Дж/А2 - Ом-с = Вб/А.
Терафарад (ТФ) — производная единица измерения электрической емко-
сти в СИ, кратная фараду. Один фарад равен емкости конденсатора,
при которой заряд в один кулон создает между его обкладками напря-
жение в один вольт.
Фарад (Ф) — производная единица измерения электрической емкости
в СИ. Один фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд в
один кулон создает-между его обкладками напряжение в один вольт.
Фарадей (Ф) — внесистемная единица измерения электрического заряда,
^используемая в электрохимии. 1 фарадей соответствует заряду 1 моля
электронов или однозарядных ионов. При пропускании через элек-
тролитическую ячейку заряда в 1 Ф на каждом электроде выделяется
1 моль однозарядных ионов. 1 фарадей = 96,48 килокулона.
Фемтогенри (фГн) — единица индуктивности, дольная по отношению к
производной единице измерения индуктивности в системе СИ генри.
По определению, г(епь имеет индуктивность один генри, если измене-
ние тока со скоростью один ампер в секунду создает электродвижу-
щую силу индукции, равную одному вольту. Генри можно выразить
через другие единицы СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с =
-Вб/А.
Фемтофарад (мкФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, дольная по отношению к фараду. Применяется редко.
Один фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд в один
кулон создает между его обкладками напряжение в один вольт.
Эксагенри (ЭГн) — единица индуктивности, кратная производной еди-
нице измерения индуктивности в системе СИ генри. По определению,
Глава 1. Базовые понятия; формулы и системы единиц электротехники
77
цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоро-
стью один ампер в секунду создает электродвижущую силу индукции,
равную одному вольту. Генри можно выразить через другие единицы
СИ: Гн = м2-кг/Кл2 = В-с/А = Дж/А2 = Ом-с = Вб/А.
Эксафарад (ЭФ) — производная единица измерения электрической
емкости в СИ, кратная фараду. Один фарад равен емкости конденса-
тора, при которой заряд в один кулон создает между его обкладками
напряжение в один вольт.
Электромагнитная единица тока СГСМ, называемая также абампер и
био — единица тока в системе СГСМ (абсолютная электромагнит-
ная система сантиметр-грамм-секунда). Единица названа био в честь
французского физика, астронома и математика Жана-Батиста Био.
Один абампер равен 10 амперам. Абампер определяется как ток, соз-
дающий силу в 2 дины на сантиметр длины между двумя тонкими
бесконечно длинными прямыми параллельными проводниками, рас-
положенными на расстоянии в 1 см.
Электростатическая единица тока СГСЭ, иначе называемая статампе-
ром — единица тока в системе СГСЭ (абсолютная электростатическая
система сантиметр-грамм-секунда)..Статампер — это такая сила тока,
при которой за одну секунду через поперечное сечение проводника
происходит перемещение заряда в 1 статкулон.
Элементарный электрический заряд (е) — минимальная порция
(квант) электрического заряда, то есть, заряд, переносимый одним
протоном или одним электроном. Этот заряд приблизительно равен
1,602 176 565-10-19 Кл в системе СИ (и 4,803-10-10 ед. СГСЭ в системе СГС).
Эрстед (Э) — единица измерения напряженности магнитного поля в
системе СГС, которая связана с магнитодвижущей силой тока в витке.
Связь эрстеда с другими единицами СИ: Н(Э) = (Ю00/4л) • (Г (A)/Z(m)) =
= 79,577 • I (А)/1(м). Иными словами, 1 Э = 79,577 А/м. Именно поэтому
здесь упоминается эрстед.
1.5. Основные соотношения единиц
в электротехнике
Н Примечание.
В таблицах этого раздела приведены приближенные (!!!) пересчеты элек-
тротехнических единиц, указывающих только на порядок отношения.
Пересчет единиц электрического заряда
Пересчет единиц электрического заряда Таблица 1.5
Единица Кулон (Кл) Мегакулон (МКл) Килокулон (кКл) Милликулон (мКл) Микрокулон (мкКл) Нанокулон (нКл) Пикокулон (пКл) 1 Абкулон Единица заряда СГСМ I Статкулон (esu) J СГСЭ-единица заряда (СГСЭ-единица заряда) | Франклин (Фр) Ампер-час (А -ч) Ампер-минута (А -мин) Ампер-секунда (А -с) Фарадей(единица заряда) Элементарный электрический заряд (е)
Кулон (Кл) 1 10"6 10"3 103 10б 109 1012 0,1 29,98-108 2,78-10’4 1,67-10"2 1 1,04-10’5 6,24-1018
Мегакулон (МКл) 10б 1 103 109 1012 ю15 ю18 105 29,98-1014 2,78-102 1,67-104 10б 10,36 6,24-1024
Килокулон(кКл) 103 ю-3 1 10б ю9 ю12 ю15 102 29,98-1011 2,78-10’1 16,67 103 1,04-10’2 6,24-1021
Милликулон (мКл) 10-3 10-9 10-6 1 103 106 ю9 Ю-4 29,98-105 2,78-10“7 1,67-10’5 IO"3 1,04-10"8 6,24-1015
Микрокулон (мкКл) ю-6 Ю-!2 10“9 10-3 1 103 106 10-7 29,98-102 2,78-10"10 1,67-10'8 ю-6 1,04-10’11 6,24-1012
Нанокулон(нКл) 10"9 10-15 10 2 10-6 10-3 1 103 10-1° 29,98-10"1 2,78-10"13 1,67-10"11 ю-9 1,04-10“14 6,24-109
Пикокулон (пКл) Ю-12 10-1S 10-15 10’9 10-6 10-3 1 Ю-i3- 29,98-10’4 2,78-10’16 1,67-10"14 ю-12 1,04-10’17 6,24-106
Абкулон Единица заряда СГСМ 10 ю-5 10-2 ю4 ю7 ю10 ю13 1 29,98-109 2,78-10"3 1,67-10’14 10 1,04-10"4 6,24-1019
Статкулон (esu) СГСЭ-единица заряда (СГСЭ- единица заряда) Франклин (Фр) 3,34-10-10 3,34-10’16 3,34-10"13 3,34-10’7 3,34-1 О’4 3,34-10’1 3,34-102 3,34-10"11 1 9,27-10’14 5,56-10'12 3,34-10"10 3,46-10"15 2,08-109
Ампер-час (А *ч) 3,6-103 3,6-10"3 3,6 3,6-106 3,6-109 3,6-1012 3,6-1015 360 1,08-1013 1 60 •3600 3,73-10'2 2,25-1022
Ампер-минута (А •мин) 60 6-1 о-5 6-Ю-2 6-104 6-107 6-1 о10 6-1 о13 6 1,80-1011 1,67-10’2 1 60 6,21-1 О’4 3,74-1020
Ампер-секунда (А -с) 1 10’6 10-3 103 10б ю9 ю12 0,1 3,00-109 2,78-10"4 1,67-10"2 1 1,04-10“5 6,24-1018
Фарадей(единица заряда) 9,65-104 9,65-10"2 96,49 9,65-107 9,65-1010 9,65-1013 9,65-1016 9,65-103 2,89-1014 26,8 1,61-103 9,65-104 1 6,02-1023
Элементарный электрический заряд (е) 1,60-1О"19 1,60-10"25 1,60-10"22 1,60-10’16 1,60-10"13' 1,60-1 о-10 1,60-1 о-7 1,60-10"20 4,80-10"10 4,45-10"23 2,67-10"21 1,60-10"19 1,66-1 о-24 1
Электротехнический справочник
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
79
Пересчет единиц линейной плотности заряда
Пересчет единиц линейной плотности заряда . Таблица 1.6
Единица Кулон на метр (Кл/м) Кулон на сантиметр (Кл/см) Кулон на дюйм (Кл/дюйм) Абкулон на метр (абКл/м) Абкулон на сантиметр (абКл/см) Абкулон на дюйм (абКл/дюйм)
Кулон на метр (Кл/м) 1 0,01 2,54-10’2 0,1 ю-3 2,54-103
Кулон на сантиметр (Кл/см) 102 1 2,54 10 0,1 2,54-10"1
Кулон на дюйм (Кл/дюйм) 39,37 3,94-10"1 1 3,94 3,94-10"2 0,1
Абкулон на метр (абКл/м) 10 0,1 2,54-Ю-1 1 то-2 2,54-10"2
Абкулон на санти- метр (абКл/см) 103 10 25,4 102 t1 2,54
Абкулон на дюйм (абКл/дюйм) 3,94-102 3,94 . 10 39,37 3,94-10’1 1
Пересчет единиц поверхностной плотности заряда
Пересчет единиц поверхностной плотности заряда Таблица 1.7
Единица Кулон на квадратный метр (Кл/м2) Кулон на квадратный сантиметр (Кл/см2) Кулон на квадратный дюйм (Кл/дюйм2) Абкулон на квадратный метр (абКл/м2) Абкулон на квадратный сантиметр (абКл/см2) Абкулон на квадратный дюйм (абКл/дюйм2)
Кулон на квад- ратный метр (Кл/м2) 1 ю-4 6,45-10 4 • 0,1 ю-5 6,45-10"5
Кулон на квад- ратный сантиметр (Кл/см2) 104- 1 6,45 103 0,1 6,45-10"1
Кулон на квадратный дюйм (Кл/дюйм2) 1,55-103 1.55-10"1 1 1,55-102 1,55-10'2 0,1
Абкулон на квад- ратный метр (абКл/м2) 10 10~3 6,45-103 1 ю4 6,45-10-4
Абкулон на квад- ратный сантиметр (абКл/см2) 105 10 64,52 104 1 6,4516
Абкулон на квадратный дюйм (абКл/дюйм2) 1,55-104 1,55 10 1,55-103 1,55-10’1 1
Пересчет единиц объемной плотности заряда
Пересчет единиц объемной плотности заряда
Таблица 18
Единица Кулон на кубический метр (Кл/м3) . Кулон на кубический сантиметр (Кл/см3) Кулон на кубический• дюйм (Кл/дюйм3) Абкулон на кубический метр (абКл/м3) Абкулон на кубический сантиметр (абКл/см3) Абкулон на кубический дюйм (абКл/дюйм3)
Кулон на кубичес- кий метр (Кл/м3) 1 ю-6 1,6410-5 0,1 io-6 1,64-10"6
Кулон на кубический сантиметр (Кл/см3) 10б 1 16,39 105 0,1 1,64
80
Электротехнический справочник
Таблица 1.8 (продолжение)
Единица Кулон на кубический метр (Кл/м3) Кулон на кубический сантиметр (Кл/см3) Кулон на кубический дюйм (Кл/дюйм3) Абкулон на кубический метр (абКл/м3) Абкулон на кубический сантиметр (абКл/см3) Абкулон на кубический дюйм (абКл/дюйм3)
Кулон на кубический дюйм (Кл/дюйм3) 6,10-104 6,10-102 * 1 6,10-103 6,10-1 о-3 0,1
Абкулон на кубический метр (абКл/м3) 10 ю-5 1,64-10-* 1 106 1,64-10-5
Абкулон на куби- ческий сантиметр (абКл/см3) 107 10 1,64-102 107 1 16,39
Абкулон на кубический дюйм (абКл/дюйм3) 6,10-105 6,10-1 о-1 10 6,10-104 6,10-1 о-2 1
Пересчет единиц электрического тока
Пересчет единиц электрического тока
Таблица 1.9
Единица • Ампер (А) Килоампер (А) Миллиампер (А) Единица тока СГСМ, био, абампер Единица тока СГСЭ, статампер
Ампер (А) 1 ю-3 103 0,1 3,00-109
Килоампер (А) 103 1 106 100 3,00-1 о12
Миллиампер (А) ю-3 ю-6 1 1б4 3,00-1 о6
Единица тока СГСМ, био, абампер 10 0,01 104 1 3,00-1 о10
Единица тока СГСЭ, статампер 3,34-10’10 3,34-10"13 3,34-10’7 3,34-1011 1
Пересчет единиц линейной плотности тока
Пересчет единиц линейной плотности тока Таблица 1.10
Единица Ампер на метр (А/м) Ампер на сантиметр (А/см) Ампер на дюйм (А/дюйм) Абампер на метр (абА/м) Абампер на сантиметр (абА/м) Абампер на дюйм (абА/дюйм) Эрстед О), гильберт (Гб)
Ампер на метр (А/м) 1 0,01 2,54-10’2 0,1 0,001 2,54-10"3 1,26-10"2
Ампер на сантиметр (А/см) 100 1 2,54 10 0,1 0,254 1,26
Ампер'на дюйм (А/дюйм) 39,37 з;94-ю-1 1 3,94 3,94-10"2 0,1 4,95-10"1
Абампер на метр (абА/м) 10 0,1 2,54-10’1 1 0,01 2,54-10’2 1,26-10’1
Абампер на сантиметр (абА/м) 1000 10 25,4 100 1 2,54 12,57
Абампер на дюйм (абА/дюйм) 3,94-102 3,94 10 39,37 3,94-10’1 1 4,95
Эрстед (Э), гильберт (Гб) 79,58 7,96-10’1 2,02 7,96 7,96-10'2 0,20 1
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
81
Пересчет единиц поверхностной плотности тока
Пересчет единиц поверхностной плотности тока Таблица 1.11'
Единица Ампер на квадратный метр (А/м2) Ампер на квадратный сантиметр (А/см2) Ампер на квадратный дюйм (А/дюйм2) Ампер на квадратный мил (А/мил2) Ампер на круговой мил (А/круговой мил) Абампер на квадратный метр (А/м2)
Ампер на квадратный метр (А/м2) 1 104 6,45-10"4 6,45-10-10 5,07-10"10 ю-5
Ампер на квадратный сантиметр (А/см2) 104 1 6,45 6,45-10"6 5,07-106 0,1
Ампер на квадратный дюйм (А/дюйм2) 1,55-103 1,55-101 1 ю-6 7,85-10’7 1,55-10-2
Ампер на квадратный мил (А/м ил2) 1,55-109 1,55-105 10б 1 7,85-1О1 1,55-104
Ампер на круговой мил (А/круговой мил) 1,97-109 1,97-105 1,27-106 1,27 ( 1 1,97-104
Абампер на квадратный метр (А/м2) 105 10 64,52 6,45-10’5 5,07-105 1
Пересчет единиц электрического сопротивления
Пересчет единицэлектрического сопротивления ' Таблица 1.12
Единица Ом (Ом) Вольт на ампер (В/А) Обратный сименс (См) Мегаом (МОм) Микроом (мкОм) Абом (абом) Единица сопротивления СГСМ Статом (статОм) Единица сопротивления СГСЭ Квантованное сопротивление Холла
Ом (Ом) 1 10~6 106 109 1,11-1 о-12 3,88-10'5
Вольт на ампер (В/А)
Обратный сименс (См)
Мегаом (МОм) 106 1 ю12 1015 1,11’Ю-6 38,74
Микроом (мкОм) ю-* 10-12 1 103 1,11-Ю18 3,88-10-”
Абом (абом) ю-9 10-15 10-3 1 1,11-Ю"21 3,88-1014
Единица сопротивления СГСМ
Статом (статОм) 8,99-Ю11 8,99-105 8,99-1017 8,99-1020 1 3,48-107
Единица сопротивления СГСЭ
Квантованное сопротивление Холла 2,58-104 2,58-10”2 2,58-1010 2,58-1013 2,9-10-8 1
Пересчет единиц удельного электрического сопротивления
Пересчет единиц удельного электрического сопротивления
Таблица 1,13
Единица Ом метр (Ом-м) Ом метр (Ом-см) Ом дюйм (Ом-дюйм) Микроом сантиметр (мкОм-см) Микроом дюйм (мкОм-дюйм) Абом сантиметр (абОм-см) Статом сантиметр (статОм-см) Круговой мил Ом на фут
Ом метр (Ом-м) 1 102 39,37 108 3,94-107 10" 1,11-Ю-10 6,02-10"8
Ом метр (ОМ'СМ) ю-2 1 3,94-10’1 10б 3,94-105 10’ 1,11-10-’2 6,02-10’6
Ом дюйм (Ом-дюйм) 2,54-Ю'2 2,54 1 2,54-106 10б 2,54-10’ 2,83-1 О*’2 15,28-106
Микроом сантиметр (мкОм-см) 10"8 10’6 3,94-10-7 1 39,37-10’2 10’ 1,11-Ю-18 6,02
Микроом дюйм (мкОм*дюйм) 2,54-10’8 2,54-10"6 10-6 2,54 1 2,54-103 2,83-10’18 15,28
Абом сантиметр (абОм-см) 10-" io-’ 3,94-10’10 10"3 39,37-10“5 . 1 1,11-Ю"21 6,02-10-’
Статом сантиметр (СтатОм-см) 8,99-109 8,99-1011 3,54-1011 8,99-1017 3,54-10’7 8,99-1020 1 5,41-1018
Круговой мил Ом на фут 2-10“9 1,66-10"7 6,55-10"8 0,17 6,55-10’2 166,24 1,85-10’19 1
Пересчет единиц электростатического потенциала и напряжения
Пересчет единиц электростатического потенциала и напряжения
Таблица 1.14
Единица Вольт (В) Ватт на ампер (Вт/А) Абвольт (абВ) Единица электрического потенциала СГСМ Статвольт (статВ) Единица электрического потенциала СГСЭ
Вольт (В) Ватт на ампер (Вт/А) 1 108 3,34-10-’
Абвольт (абВ) Единица электрического потенциала СГСМ 10’8 1 3,34-10-"
Статвольт (статВ) Единица электрического потенциала СГСЭ 299,79 29,98-109 1
Электротехнический справочник
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
83
’ Пересчет единиц электрической проводимости
Пересчет единиц электрической проводимости Таблица 1.15
Единица Сименс (См) | Ампер на вольт (A/В) | § о Мегасименс (МСм) Килосименс (кСм) Миллисименс (кСм) | Микросименс (мкСм) | | Gemmho Микромо (мкО) Абмо (абП) Статмо (статУ) Квантованная проводимость Холла
Сименс (См) 1 ТО"6 ю-3 ю3 10б 10“9 8,99-1011 2,58-104
Ампер на вольт (А/В)
Мо (U)
Мегасименс (МСм) 10б 1 103 109 1012 ю-3 8,99-1017 2,58-1010
Килосименс (кСм) 103 10~3 1 10б ю9 ю-6 8,99-1014 2,58-107
Миллисименс (кСм) кг3 109 10’6 1 103 ю-12 8,99-108 25,81
Микросименс (мкСм) 10~6 10-12 10~9 10-3 1 ю-15 8,99-105 2,58-10’2
Gemmho
Микромо (мкН)
Абмо (a6U) 109 103 106 ю12 ю15 1 8,99-1020 2,58-1013
Статмо (статО) 1,11-Ю’12 1,11-10-18 1,11-10-15 1,11-10- 10 1,11-Ю"6 1,11-1 о-21 . 1 2,87-10'8
Квантованная проводимость Холла 3,87-10-5 3,87-10“11 3,87-1 О’8 3,87-10'2 38,74 3,87-10'14 3,48-107 1
Пересчет единиц удельной электрической проводимости
Пересчет единиц удельной электрической проводимости
Таблица 1.16
Единица Сименс на метр (См/м) Мо на метр (мо/м) Пикосименс на метр (пСм/м) Мо на сантиметр (мо/см) Абмо на метр (абмо/м) Абмо на сантиметр (абмо/см) Статмо на метр (статмо/м) Статмо на сантиметр (статмо/см)
Сименс на метр (См/м) 1 1012 10"2 10"9 ю-11 8,99-1011 8,99-109
Мо на метр (мо/м)
Пикосименс на метр (пСм/м) ю-12 1 ю-14 ю-21 Ю-23 8,99-10"1 8,99-10-3
Мо на сантиметр (мо/см) ю2 1014 1 10-7 10-9 8,99-1013 8,99-1011
Абмо на метр (абмо/м) ю9 1021 ю7 1 10~2 8,99-1020 8,99-1018
Абмо на сантиметр (абмо/см) 10" ю23 109 102 1 8,99-1022 8,99-1020
Статмо на метр (статмо/м) 1,11-10?12 1,11 1,11-10"14 1,11-10"21 1,11-10"23 1 0,01
Статмо на санти- метр (статмо/см) 1,11-10“10 111,26 1,11-1 о-12 1,11-Ю"19 1,11-Ю"21 100 1
Пересчет единиц напряженности электрического поля
Пересчет единиц напряженности электрического поля Таблица 1.17
Единица Вольт на метр (В/м) Ньютон на кулон (Н/Кл) Киловольт на метр (кВ/м) Киловольт на сантиметр (кВ/см) Вольт на сантиметр (В/см) Милливольт на метр (мВ/м) Микровольт на метр (мкВ/м) Абвольт на сантиметр (абВ/см) Киловольт на дюйм (кВ/дюйм) Вольт на тысячную (В/тысячную) Вольт на дюйм (В/дюйм) Статвольт на сантиметр (статВ/см) Статвольт на дюйм (статВ/дюйм)
Вольт на метр (В/м) 1 Ю-3 10-5 0,01 103 106 2,54-10’5 2,54-10"2 3,34-10’5 8,47-10’5
Ньютон на кулон (Н/Кл)
Киловольт на метр (кВ/м) ю3. 1 0,01 * 10 10б 109 2,54-10-2 25,4 0,034 8,47-10"2
Киловольт на сантиметр (кВ/см) 10s 100* 1 103 ю8 10" 2,54 2540 3,34 8,47
Вольт на сантиметр (В/см) 100 0,1 10-3 1 ю5 ю8 2,54-10"3 2,54 3,34-10"3 8,47-10'3
Милливольт на метр (мВ/м) 10-3 10-6 IO'8 10-5 1 103 2,54-10-8 2,54-10’5 3,34-10-8 8,47-10-8
Микровольт на метр (мкВ/м) Ю-6 10~9 Ю-11 IO"8 10-3 1 2,54-10"11 .2,54-10 1 3,34-10’11 8,47-10’11
Абвольт на сантиметр (абВ/см)
Киловольт на дюйм (кВ/дюйм) 3,94-104 39,37 3,94-10"1 3,94-.1О2 3,94-107 3,94-1010 1 103 1,31 3,34
Вольт на тысячную (В/тысячную)
Вольт на дюйм (В/дюйм) 39,37 3,94-10'2 3,94-10-4 3,94-10"1 3,94-104 / 3,94-107 ю-3 1 1,31-Ю’3 3,34-10"3
Статвольт на сантиметр (статВ/см) 29,98-103 29,98 29,98-10-2 299,79 29,98-106 29,98-1011 0,77 761,47 1 2,54
Статвольт на дюйм (статВ/дюйм) 11,80-103 11,80 11,80-10'2 118,03 11,80-106 11,80-1011 0,30 299,80 0,39
Электротехнический справочник
Пересчет единиц электрической емкости
Пересчет единиц электрической емкости Таблица 1.18
Единица Фарад (Ф) Кулон на вольт (Кл/В) Эксафарад (ЭФ) Петафарад (ПФ) Терафарад (ТФ) | Гигафарад (ГФ) | | Абфарад (абФ) Единица емкости СГСМ Мегафарад (МФ) Килофарад (кФ) Гектофарад (гФ) Декафарад (даФ) Децифарад (дФ) Сантифарад (сФ) Миллифарад (мФ) Микрофарад (мкФ) Нанофарад (мкФ) Пикофарад (пФ) Фемтофарад (мкФ) Аттофарад (мкФ) Статфарад (статф) Единица емкости СГСЭ
Фарад (Ф) 1 10'” 10'” Ю-'2 ю-9 ю-6 ю-3 10-2 10-’ 10 102 ю3 10б 109 1012 10” 10” 1011
Кулон на вольт (Кл/В)
Эксафарад (ЭФ) 1018 1 103 10б 10’ ю12 ю15 ю16 ю17 1019 10м 1021 1024 1027 ю30 ю33 ю36 8,99*1029
Петафарад (ПФ) 10” 10~3 1 103 10б ю9 10’2 10’3 10” ю16 ю17 1018 ю21 ю24 ю27 ю30 ю33 8,99*1026
Терафарад (ТФ) 10’2 10"6 10-3 1 103 10б ю9 101° 10" ю13 10’1 10” ю18 ю21 ю24 ю27 1Озо 8,99*1023
Гигафарад (ГФ) 109 10-9 10-6 10-3 1 103 10б ю7 ю8 10’° ю11 ю12 ю15 ю18 ю21 ю24 ю27 8,99*1020
Абфарад (абФ)
Единица емкости СГСМ
Мегафарад (МФ) 10б 10-'2 10“9 10-6 10” 1 103 ю4 10= ю7 108 ю9 ю12 ю15 10” ю21 ю24 8,99*1017
Килофарад (кФ) 103 ТО-'5 Ю-’2 10-9 10“б 10-3 1 10 102 ю4 ю5 10б ю9 ю12 ю15 10” ю21 8,99*1014
Гектофарад (гФ) ю2 10-16 10-13 10-!° 10-7 10~4 10-1 1 10 103 ю4 105. ю8 10" ю14 ю17 ю20 8,99*1013
Декафарад (даф) 10 10-17 10-14 Ю-п 10“8 10-5 10” 10-1 1 ю2 103 ю4 ю7 1Q10 ю13 10” 10” 8,99*1012
Децифарад (дф) 10-’ 10-’’ 10-16 10~13 10-1° 10-7 10-4 10-3 10-2 1 10 ю2 ю5 ю8 ю11 10м ' ю17 8,99*1010
Сантифарад (сФ) 10-2 10"20 10-’7 Ю-14 10-11 10-8 10"5 Ю-4 ю-3 10-1 1 10 ю4 107 ю10 ю13 10” 8,99*109
Миллифарад (мФ) 10-3 10-2’ Ю-is 10-15 ю-12 10-9 10-6 10-5 10-4 10-2 10-1 1 103 106 ю9 ю12 ю15 8,99*108
Микрофарад (мкФ) 10-6 10“24 ю-21 Ю-is 10’” 10-12 10-9 10-8 10-7 10~5 Ю-4 10-3 1 ю3 ю6’ ю9 ю12 8,99*105
Нанофарад (мкФ) 10"9 ю-27 Ю-24 ю-21 10"18 10-15 10-’2 10~" Ю-io Ю-8 10-7 10“б 10” 1 103 106 то9 8,99*102
Пикофарад (пФ) 10-12 Ю-зо ю-27 Ю-24 Ю-21 Ю-18 10’” 10-14 10-13 КГ" 10-ю 10"9 10"6 10” 1 10’ 10б 8,99*10"1
Фемтофарад (мкФ) 10-15 1О-33 ю-30 10-27 10 24 10-21 Ю-is 10-17 Ю-16 Ю-п 10-13 10-12 10-9 10"6 10-3 1 103 8,99*10’4
Аттофарад (мкФ) 10-’8 Ю-36 10-33 10-30 10"27 10-24 ю-2’ 10-20 10-” ю-17 10-16 10-15 10-12 10"9 10"6 10-3 1 8,99*10-7
Статфарад (статф) о ? о 7 о 1 ь 81-01Ч1'1 6 о о о о ' 6 о ? о £-014 14 ч о 901-ЦЧ 1
Единица емкости СГСЭ
Глава 1. Базовые понятия, формулы и системы единиц электротехники
Пересчет единиц индуктивности
Пересчет единиц индуктивности Таблица 1.19
Единица | Генри (Гн) Вебер на ампер (Вб/А) Эксагенри (ЭГн) Петагенри (ПГн) Терагенри (ТГн) Гигагенри (ГГн) Мегагенри (МГн) Килогенри (кГн) Гектогенри (гГн) Декагенри (даГн) Децигенри (дГн) Сантигенри (сГн) Миллигенри {мГн) Микрогенри (мкГн) Наногенри (нГн) Абгенри Единица индуктивности СГСМ Пикогенри (Гн) Фемтогенри (фГн) Аттогенри (аГн) Статгенри Единица индуктивности СГСЭ
Генри (Гн) 1 10'” 10-’5 Ю-'2 ю-9 10"6 IO’3 10-2 10-’ 10 ю2 103 10б Ю9 Ю’2 10” ю18 1,11-Ю"12
Вебер на ампер (Вб/А)
Эксагенри (ЭГн) 10’8 1 103 10б 109 10’2 ю15 1016 ю17 1019 ю20 Ю2’ ю24 Ю2' ю30 ю33 ю36 1,11-106
Петагенри (ПГн) 10’5 10-3 1 103 10б ю9 10'2 ю13 ю14 ю16 ю17 ю18 102’ ю24 ю27 ю30 ю33 1,11-Ю3
Терагенри (ТГн) 10’2 Ю"6 Ю"3 1 103 10б ю9 10’° 10" ю13 10’4 ю15 10’8 102’ ю24 ю27 ю30 1,11
Гигагенри (ГГн) 109 10-9 10-6 10-3 1 103 10б 10’ ю8 10’° 10" ю12 1015 10'8 ю21 ю24 ю27 1,11-Ю"3
Мегагенри (МГн) 10б Ю"12 ю-9 10-6 10-3 1 103 ю4 10s ю7 ю8 109 Ю'2 ю1 ю18 ю21 ю24 1,11-Ю-6
Килогенри (кГн) 103 Ю"15 10-’2 10“9 Ю"6 10-3 1 10 ю2 ю4 ю5 10б ю9 1О’! 10’5 10’8 102’ 1,11-Ю-9
Гектогенри (гГн) 102 10-16 10-13 Ю-10 10-7 Ю-4 10-’ 1 10 103 ю4 10s ю8 ю11 10’4 ю17 Ю2» 1,11-Ю"10
Декагенри (даГн) 10 10-17 10-14 ТО"11 10-8 10-5 10-2 10-’ 1 ю2 103 ю4 107 ю10 ю13 ю16 10” 1,11-Ю-11
Децигенри (дГн) 10-’ 10-” 10-16 10-'3 Ю"10 10-7 Ю-4 10-5 10-2 1 10 ю2 10s ю8 10" ю14 ю17 1,11-Ю"13
Сантигенри (сГн) 10-2 Ю-20 10-17 Ю’14 10-" Ю"8 10-5 Ю-4 IO"3 10-1 1 10 ю4 107 10’° ю13 10’6 1,11-Ю-14
Миллигенри (мГн) 10'3 10'2’ 10-18 10-15 10-’2 Ю"9 10-6 10-5 Ю-4 10-2 10-’ 1 103 10б ю9 10’2 ю15 1,11-Ю"15
Микрогенри (мкГн) ю-6 10-24 10-21 10-18 10-15 10-'2 10-9 ю-8 10-7 10-5 ю-4 IO'3 1 103 10б ю9 10’2 1,11-Ю"18
Наногенри (нГн) Ю"9 10-27 10-24 10-2' Ю-!8 10-15 10“12 10-” 10-1° 10-8 10-7 10-6 10-3 1 103 10б ю9 1,11-Ю"21
Абгенри
Единица индуктив- ности СГСМ
Пикогенри (Гн) 10-’2 Ю~30 10-27 10-24 Ю"21 Ю"18 10-15 Ю-н 10-’3 10-” 10-’° 10-9 10-6 10-3 1 103 10б 1,11-Ю-24
Фемтогенри (фГн) 10-15 10'33 Ю-зо 10-27 Ю-24 10-2' Ю"18 ю-17 10-ю 10-м 10-13 10-12 10-9 10-6 IO’3 1 103 1,11-Ю-27
Аттогенри (аГн) Ю-18 Ю-зб 10-33 Ю-50 10-27 Ю-24 10-2! Ю-го 10-’’ 10-’7 10-16 10-’5 10-’2 10-9 10-6 то-3 1 1,11-Ю-30
Статгенри О 04 04 00 о 04 04 оо" 6 04 04 00 6 04 04 оо ъ 04 04 00 ъ 04 04 00 о 04 04 00 о 04 04 00 о О 04 04 00 о 04 04 00 о 04 04 оо' о 04 04 оо' о 04 04 оо' ° о 04 04 00 я о 04 04 оо" & 04 04 оо' & 04 04 00 1
Единица индуктив- ности СГСЭ
Электротехнический справочник
ГЛАВА 2
МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ
2.1. Электрические свойства металлов
и их сплавов
Проводниками электрического тока могут быть твердые тела, жидко-
сти и даже газы. Твердыми проводниками являются металлы, металли-
ческие сплавы и некоторые модификации углерода. К жидким прово-
дникам относят расплавленные металлы и электролиты. Как правило,
температура плавления металлов высока, за исключением ртути, у кото-
рой она составляет -39 °C. Температуру плавления, близкую к комнат-
ной температуре (29,8 °C), имеет галлий. Другие металлы являются жид-
кими проводниками лишь при повышенных или высоких температурах.
Механизм прохождения тока по металлам в твердом и жидком состоя-
ниях обусловлен движением свободных электронов, вследствие чего их
называют проводниками с электронной электропроводностью.
К основным характеристикам проводников относят их удельное
электрическое сопротивление и температурный коэффициент сопро-
тивления.
Удельное электрическое сопротивление проводника— сопротивле1
ние провода длиной 1 м при площади поперечного сечения 1 мм2 и тем-
пературе 20 °C.
Температурный коэффициент сопротивления — коэффициент, рав-
ный относительному изменению сопротивления при изменении темпе-
ратуры на 1 градус.
2.2. Черные металлы
При изготовлении и ремонте электрического оборудования широко
используют черные и цветные металлы и различные сплавы. Черные
металлы (чугун, сталь) применяют как конструкционные материалы для
станин электрических машин, баков, кожухов трансформаторов, основа-
ний, цоколей, электрических аппаратов и других узлов и деталей.
Специальные электротехнические стали необходимы для изготовле-
ния магнитопроводов, трансформаторов и сердечников электрических
88
Электротехнический справочник
машин и аппаратов. Промышленность выпускает ряд марок листовой
электротехнической стали, различающихся магнитными и электриче-
скими свойствами. Свойства стали можно менять за счет изменения
содержания основного легирующего элемента — кремния, а также при-
менением специальных технологических приемов.
Обычно сталь с низким содержанием кремния имеет меньшую маг-
нитную проницаемость и большие удельные потери. Но она отличается
большей величиной магнитного насыщения.
Стали с низким содержанием кремния выгодно применять для
работы на постоянном токе и переменном токе низкой частоты при высо-
ких значениях индукции.
Стали с высоким содержанием кремния применяются в тех случаях,
когда важно иметь малые потери гистерезиса и вихревых токов или высо-
кую магнитную проницаемость в слабых и средних полях.
Параметры тонкой электротехнической стали приведены в табл. 2.1.
Свойства тонкой электротехнической стали Таблица 2.1
Марка Толщина, мм Магнитная индукция, кГс, при напряженности магнитного поля, А/см, не менее Полные удельные потери, Вт/кг, не более Назначение
25 50 100 300 10/50 15/30
Э-11 1 15,3 16,3 17,6 20,0 5,8 13,4 Сердечники полюсов и статорных пакетов для электрических машин малой мощности
Э-11 0,5 15,3 16,4 17,6 20,0 3,3 7,7
Э-12 0,5 15,0 16,2 .17,5 19,8 3,2 7,5
Э-21 0,5 14,8 15,9 17,3 19,5 2,5 6,1 Якоря электродвигателей постоянного тока
Э-31 0,5 ' 14,6 15,7 . 17,2 19,4 2,0 4,4 Турбо-гидрогенераторы малой мощности, крупные многополюсные и быстроходные электрод ви гател и
Э-31 0,35 14,6 15,7 17,1 19,2 1,6 3,6
Примечание. Полные удельные потери приведены для максимальных значений индукции 10 и 15 кГс
и частоте 50 Гц.
Широкое распространение в технике получили холоднокатаные тек-
стурованные стали, обладающие в направлении проката более высокой
проницаемостью в слабых полях и более низкими потерями по сравне-
нию с обычными горячекатаными сталями.
Листовые электротехнические стали очень чувствительны к деформа-
ции. Резка, штамповка и другие технологические операции значительно
ухудшают магнитные свойства стали вблизи мест наклепа. Поэтому изде-
лия с небольшой шириной пластин (меньше 30-40 мм) должны после
штамповки или резки отжигаться в неокисляющёй среде (или, по край-
ней мере, без доступа воздуха) по режиму: отжиг 2 часа при 750-800 °C с
последующим медленным охлаждением (50-60 °С/ч) до 400 °C.
Глава 2. Металлы и их сплавы
89
2.3. Сплавы, используемые в магнитопроводах
Сплавы высокой магнитной проницаемости, или пермаллои, обла-
дают магнитной проницаемостью в 10-100 раз более высокой, чем листо-
вая электротехническая сталь. Эти сплавы намагничиваются до насыще-
ния в малых магнитных полях.
В результате деформации магнитные свойства этих сплавов могут
ухудшаться в десятки раз. Поэтому пермаллои обычно поставляются
заказчику в виде лент непосредственно после холодной прокатки. После
изготовления деталей они должны быть подвергнуты отжигу, в резуль-
тате которого могут быть получены требуемые магнитные свойства.
Материалы магнитопроводов рассмотрены в табл. 2.2.
Материалы магнитопроводов, из свойства и*области использования
Таблица 2.2
Марка Основные свойства Назначение
45Н 50Н Сплавы с повышенной магнитной проницаемостью, обладающие высоким значением индукции насыщения Сердечники силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих при повышенных значениях индукции без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием
50НП 65НП 34НКМП Сплавы с повышенной магнитной проницаемостью, обладающие прямоугольной петлей гистерезиса Сердечники магнитных усилителей, коммутирующих дросселей, выпрямительных установок, элементов вычислительных и счетно-решающих машин и т. д.
50НХС Сплав с повышенной магнитной проницаемостью и высоким удельным электрическим сопротивлением Сердечники импульсных трансформаторов и аппаратуры связи звуковых и высоких частот, работающие без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием
79НМ 80НХС 76НХД Сплавы с высокой магнитной проницаемостью в слабых полях Сердечники малогабаритных трансформа- торов, дросселей, реле, магнитные экраны толщиной 0,02 мм, сердечники импульсных трансформаторов, магнитных усилителей и бесконтактных реле
2.4. Металлопрокат
Параметры стали угловой равнополочной приведены в табл. 2.3.
Сталь угловая равнополочная Таблица 2.3
Номер профиля Ширина полки, мм Масса 1 м длины профиля, кг, при толщине полки, мм
3 4 5 6 7 8
2,0 20 0,89 1,15 - — - -
2,5 25 1,12 1,46 - - - -
2,8 28 1,27 - - - - -
3,2 32 1,46 1,91 - - - -
3,6 36 1,65 2,16 - - - -
4,0 40 1,85 2,42 2,98 - - -
90
Электротехнический справочник
Таблица 2.3 (продолжение)
Номер профиля Ширина полки, мм Масса 1 м длины профиля, кг, при толщине полки, мм
3 4 5 6 7 8
4,5 45 2,08 2,73 3,37 - - -
5,0 50 2,32 3,05 3,77 - - -
5,6 56 - 3,44 4,25 - - -
6,0 60 - - 4,58 - - -
6,3 63 - 3,90 4,81 5,72 - -
7,0 70 - - 5,38 6,39 7,39 -
7,5 75 - - - 7,36 8,51 9,65
Параметры стали швеллерной приведены в табл. 2.4.
Сталь швеллерная Таблица 2.4
Номер швеллера Размеры, мм Масса 1 м, кг
Высота швеллера Ширина полки Толщина стенки Толщина полки
5 50 32 4,4 7,0 4,84
6,5 65 36 4,4 7,2 5,90
8 80 40 4,5 7,4 7,05
10 100 46 4,5 7,6 8,59
12 120 52 4,8 7,8 10,40
14 140 58 4,9 8,1 12,30
14а 140 62 4,9 8,7 13,30
16 160 64 5,0 8,4 14,20
16а 160 68 5,0 9,0 15,30
18 180 70 5,1 8,7 16,30
18а 180 74 5,1 9,3 17,40
20 200 76 5,2 9,0 18,40
Параметры стали листовой тонкой приведены в табл. 2.5.
Сталь листовая тонкая
Таблица 2.5
Стандартные размеры Толщина листа, мм
1,0 1,5 2,0 3,0
Ширина листа, мм 710-1100 710-1250 710-1250 710-1400
Строительная длина, м 1,42-2 1,42-2,5 1,42-2,5 1,42-2,8
Вес 1 м2, кг 8 12 16 24
Параметры стальной полосы приведены в табл. 2.6.
Полоса стальная.
Таблица 2.6
Стандартные размеры Толщина листа, мм
4 5 4 5 4 5 4 5
Ширина, мм 25 25 30 30 35 35 40 40
Вес 1 м2, кг 0,785 0,98 0,94 1,18 1,10 1,37 1,25 1,57
Глава 2. Металлы и их сплавы
91
Параметры стальной ленты приведены в табл. 2.7.
Лента стальная
Таблица 2.7
Стандартные размеры Холоднокатаная Горячекатаная
Толщина, мм 1 1 1 1,5 1,5 2 1,5 2 2 3 2 3
Ширина, мм 10 15 20 20 25 25 30 30 35 35 40 40
Вес, кг 0,08 0,12 0,16 0,24 0,29 0,39 0,35 0,47 0,55 0,82 0,68 0,94
Параметры стальной проволоки приведены в табл. 2.8.
Проволока стальная
Таблица 2.8
Стандартные размеры Диаметр проволоки, мм
0,7 1,0 1,4 3 4 5 6
Площадь сечения, мм2 0,385 0,785 1,540 7,068 12,656 19,635 28,276
Вес 1 м, кг 0,003 0,006 0,012 0,055 0,098 0,154 0,222
Параметры стали листовой горячекатаной приведены в табл. 2.9.
Сталь листовая горячекатаная
Таблица 2.9
Толщина листа, мм Длина листа при ширине, мм
600 650 700 800 900 1000 1250 1400
0,5 1200 1400 1420 - - - - -
1 2000 2000 1420 1600 1800 2000 - -
2 2000
4 L__J 6000
Параметры стальных труб приведены в табл. 2.10.
Трубы стальные Таблица 2.10
Условный проход, мм Резьба, дюйм Водогазопроводные Электросварные прямошовные
Наружный диаметр, мм Легкие Обыкно- венные Усиленные Под накатку резьбы Наружный диаметр, мм Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг
Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг Толщина стенки, мм Масса 1м, кг Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг Наружный диаметр, мм Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг
15 0,5 21,3 2,35 1,10 - - - - 20 2,5 1,08 20 1,6 0,726
15 0,5 21,3 2,5 1,16 2,8 1,2 3,2 1,4 - - - 20 1,8 0,808
20 0,75 26,8 2,35 1,42 - - - - 26 2,5 1,45 26 1,8 1,07
20 0,75 26,8 2,5 1,50 2,8 1,66 3,2 1,86 - - - 26 2,0 1,18
25 1 33,5 2,8 2,12 3,2 2,39 4,0 2,91 32 2,8. 2,02 33 2,0 1,53
32 1,25 42,3 2,8 2,12 3,2 3,09 4,0 3,78 41 2,8 2,64 42 2,0 1,97
92
Электротехнический справочник
Таблица 2.10 (продолжение)
Условный проход, мм Резьба, дюйм Водогазопроводные Электросварные прямошовные
Наружный диаметр, мМ Легкие Обыкно- венные Усиленные Под накатку резьбы Наружный диаметр, мм / Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг
Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг Наружный диаметр, мм Толщина стенки, мм Масса 1 м, кг
40 1,5 48,0 3,0 3,33 3,5 3,84 4,0 4,34 47 3,0 3,26 48 2,0 2,27
50 2 60,0 3,0 4,22 3,5 4,88 4,5 6,16 59 3,0 4,14 60 2,5 3,55
65 2,5 75,5 3,2 5,71 4,0 7,05 4,5 7,88 74 3,2 5,59 73 2,5 4,35
80 3 88,5 3,5 7,34 4}0 7,05 4,5 9,32 - - - 89 2,5 5,33
90 3,5 101,3 3,5 8,44 4,0 9,6 4,5 10,74 - - - 102 2,8 6,85
100 4 114,0 4,0 10,85 4,5 12,5 5,0 13,44 - - - 114 2,8 7,68
2.5. Проводниковые материалы
Классификация
К проводниковым материалам в электротехнике относятся металлы,
их сплавы, контактные металлокерамические композиции и электротех-
нический уголь.
Металлические вещества являются проводниками первого рода и
характеризуются электронной проводимостью; основной параметр для
них — удельное электрическое сопротивление в функции температуры.
Диапазон удельных сопротивлений металлических проводников
составляет от 0,016 мкОм-м для серебра до 1,6 мкОм-м для жаростойких
железохромоалюминиевых сплавов.
По роду применения проводниковые материалы подразделяются на
группы:
♦ проводники с высокой проводимостью — металлы для проводов
линий электропередач и для изготовления кабелей, обмоточных и
монтажных проводов для обмоток трансформаторов, электриче-
ских машин, аппаратуры, катушек индуктивности и пр.;
♦ конструкционные материалы — бронзы, латуни, алюминиевые
сплавы и т. д., применяемые для изготовления различных токове-
дущих частей;
♦ сплавы высокого сопротивления — предназначаемые для изготов-
ления дополнительных сопротивлений к измерительным прибо-
Глава 2. Металлы и их сплавы
93
рам, образцовых сопротивлений и магазинов сопротивлений, рео-
статов и элементов нагревательных приборов, а также сплавы для
термопар, компенсационных проводов и т. п.;
♦ контактные материалы — применяемые для пар неразъемных, раз-
рывных и скользящих контактов;
♦ материалы для пайки всех видов проводниковых материалов.
Кроме чисто электротехнических свойств, для проведения необходи-
мой технологической обработки и обеспечения заданных сроков службы
в эксплуатации проводниковые материалы должны обладать достаточ-
ной нагревостойкостью, механической прочностью и пластичностью.
Медь
Чистая медь по электрической проводимости занимает второе место
после серебра, обладающего из всех известных проводников наивыс-
шей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной
коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным
материалом для проводов.
На воздухе медные провода окисляются медленно, покрываясь тонким
слоем СиО, препятствующим дальнейшему окислению меди. Коррозию
меди вызывают SO2, H2S, NH3, NO, пары HNO3 и другие реактивы.
Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической
очистки в электролитических ваннах. Примеси даже в ничтожных коли-
чествах резко снижают электропроводность меди, поэтому в качестве
электротехнической меди применяют лишь две ее марки: МО и Ml.
Почти всё изделия из проводниковой меди изготавливают путем про-
ката, прессования и волочения. Так, волочением могут быть изготовлены
провода диаметром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и медная
фольга толщиной до 0,008 мм.
Проводниковая медь применяется как в отожженном после холодной
обработки виде (мягкая медь марки ММ), так и без отжига (твердая медь
марки МТ).
При температурах термообработки выше 900 °C вследствие интенсив-
ного роста зерна механические свойства меди резко ухудшаются.
В целях повышения предела ползучести и термической устойчивости
медь легируют серебром в пределах 0,07-0,15 %, а также магнием, кад-
мием, цирконием, другими элементами.
Медь с присадкой серебра применяется для обмоток быстроходных
и нагревостойких машин большой мощности, а медь, легированная раз-
личными элементами, используется в коллекторах и контактных кольцах
сильно нагруженных машин.
94
Электротехнический справочник
Латуни
Сплавы меди с цинком (от 5 до 45 %), называемые латунями, широко
используются в электротехнике. Латуни, содержащие до 39 % цинка,
имеют однофазную структуру твердого раствора, обладают наибольшей
пластичностью. Из них изготавливают детали горячей или холодной
прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку. Без нагрева из листо-
вой латуни методом глубокой вытяжки и штамповкой можно изготовить
детали сложной конфигурации.
Латуни с содержанием цинка свыше 39 % называют а+|3-латунями или
двухфазными и применяют, главным образом, для фасонных отливок.
Двухфазные латуни являются более твердыми и хрупкими й обраба-
тываются давлением только в горячем состоянии.
Присадка к латуням олова, никеля и марганца повышает механиче-
ские свойства и антикоррозионную устойчивость, а добавки алюминия в
композиции с железом, никелем и марганцем сообщают латуням, кроме
улучшения механических свойств и коррозионной стойкости, высокую
твердость. Однако присутствие в латунях алюминия затрудняет пайку,
а проведение пайки мягкими припоями становится практически невоз-
можным.
Особенности:
♦ латуни марок Л68 и Л63 вследствие высокой пластичности хорошо
штампуются и допускают гибку, легко паяются всеми видами при-
поев. В электромашиностроении широко используются для раз-
личных токоведущих частей;
♦ латуни марок ЛС59-1 и ЛМЦ58-2 применяются для изготовления
роторных (беличьих) клеток электрических двигателей и для токо-
ведущих деталей, изготовленных резанием и штамповкой в горя-
чем состоянии; хорошо паяются различными припоями;
♦ латунь ЛА67-2,5 пригодна для литых токоведущих деталей повы-
шенной механической прочности и твердости, не требующих пай-
ки мягкими припоями;
♦ латуни ЛК80-ЗЛ и ЛС59-1Л широко используется для литых токо-
ведущих деталей электрической аппаратуры, для щеткодержателей
и для заливки роторов асинхронных двигателей. Хорошо воспри-
нимают пайку различными припоями.
Бронзы
Бронзы относятся к двойным или многокомпонентным сплавам на
основе меди, где основным легирующим компонентом является Sn, Be,
Мп, Al и т. п. Необходимость легирования вызвана недостаточной меха-
нической прочностью и термической устойчивостью чистой меди.
Глава 2. Металлы и их сплавы
95
Общая номенклатура бронз весьма обширна, но высокой электропро-
водностью обладают лишь немногие марки бронз:
♦ кадмиевая бронза относится к наиболее распространенным прово-
дниковым бронзам. Из всех марок кадмиевая бронза обладает наи-
высшей электрической проводимостью. Вследствие повышенного
сопротивления истиранию и более высокой нагревостойкости эта
бронза широко применяется для изготовления троллейных прово-
дов и коллекторных пластин;
♦ бериллиевая бронза относится к сплавам, приобретающим проч-
ность в результате старения. Она обладает высокими упругими
свойствами, устойчивыми при нагревании до 250 °C, и электриче-
ской проводимостью в 2-2,5 раза большей, чем проводимость дру-
гих марок бронз общего назначения. Эта бронза нашла широкое
применение для изготовления различных пружинных деталей, вы-
полняющих одновременно и роль проводника тока, например токо-
ведущих пружин, отдельных видов щеткодержателей, скользящих
контактов в различных приборах, штепсельных разъемов;
♦ фосфористая бронза обладает высокой прочностью и хорошими
пружинными свойствами, из-за малой электропроводности при-
меняется для изготовления пружинных деталей с низкими плотно-
стями тока.
Литые токоведущие детали изготовляются из различных марок маши-
ностроительных литьевых бронз с проводимостью в пределах 8-15 %
проводимости чистой меди. Характерной особенностью бронз является
малая усадка по сравнению с чугуном и сталью и высокие литейные свой-
ства, поэтому они применяются для отливки различных токоведущих
деталей сложной конфигурации, предназначенных для электрических
машин и аппаратов.
Все марки литьевых бронз можно подразделить на оловянные и без-
оловянные.
Алюминий
Характерными свойствами чистого алюминия являются:
♦ малый удельный вес;
♦ низкая температура плавления;
♦ высокая тепловая и электрическая проводимость;
♦ высокая пластичность;
♦ очень большая скрытая теплота плавления;
♦ прочная, хотя и очень тонкая пленка оксида, покрывающая поверх-
ность металла и защищающая его от проникновения кислорода
внутрь.
96
Электротехнический справочник
Малая плотность делает алюминий основой легких конструкционных
материалов; большая пластичность позволяет применять к алюминию
все виды обработки давлением и получать из него листы, прутки, про-
волоку, трубы, тончайшую фольгу, штампованные детали с глубокой
вытяжкой и др.
Хорошая электрическая проводимость обеспечивает широкое приме-
нение алюминия в электротехнике. Так как плотность алюминия в 3,3
раза ниже, а удельное сопротивление лишь в 1,7 раза выше, чем у меди, то
алюминий на единицу массы имеет вдвое более высокую проводимость,
чем медь.
Прочная пленка оксида быстро покрывает свежий срез металла уже
при комнатной температуре, обеспечивая алюминию высокую устойчи-
вость против коррозии в атмосферных условиях.
Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в
воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на
скорость коррозии алюминия. Действие водяного пара на алюминий
также незначительно. В контакте с большинством металлов и сплавов,
стоящими выше в ряду электрохимических потенциалов, алюминий слу-
жит анодом и, следовательно, коррозия его в электролитах будет про-
грессировать.
Чтобы избежать образования гальванопар во влажной атмосфере,
место соединения алюминия с другими металлами герметизируется
лакировкой или другим способом.
Длительные испытания проводов из алюминия показали, что они в
отношении устойчивости против коррозии не уступают медным.
Основные характеристики проводниковых материалов приведены в
табл. 2.11.
Основные характеристики проводниковых материалов Таблица 2.11
Материал Плотность, хЮ3 кг/м3 Темпе- ратура плав- ления, °C Удельное электрическое сопротивление при 20 °C, хЮ^Ом-м Средний температурный коэффициент сопротивления от 0 до 100 °C, 1/град Примечание
Алюминий 2,7 660 0,026-0,028 4-10"3 Провода, кабели, шины, проводники короткозамкнутых роторов, корпуса и подшипниковые щиты малых электромашин
Бронза 8,3-8,9 885-1050 0,021-0,052 4-103 Кадмиевая бронза — контакты, фосфористая — пружины
Латунь 8,4-8,7 900-960 0,03-0,08 2-10-3 Контакты, зажимы
Медь 8,7-8,9 1080 0,0175-0,0182 3-10"3 Провода, кабели, шины
Олово 7,3 232 0,114-0,120 4,4-103 Припои для лужения и пайки в сплаве со свинцом
Глава 2. Металлы и их сплавы
97
Таблица 2.11 (продолжение)
Материал Плотность, х103 кг/м3 Темпе- ратура плав- ления, °C Удельное электрическое сопротивление при 20 °C, х 10^ Ом-м Средний температурный коэффициент сопротивления от Одо 100 °C, 1/град Примечание
Свинец 11,34 327 0,217-0,222 3,8-10-3 Защитная обложка кабелей, вставки предохранителей, пластины аккумуляторов, припои в сплаве с оловом для лужения и пайки
Серебро 10,5 960 0,0160-0,0162 3,6-1О3 Контакты электроприборов аппаратов
Сталь 7,8 1400 0,103-0,137 6,2-10’3 Шины заземления
Сопротивление металлов и сплавов по сравнению с медью приве-
дено в табл. 2.12.
Сопротивление металлов и сплавов по сравнению с медью, отн. ед., при 20 °C
Таблица 2.12
Металл / сплав Сопротивление по сравнению с медью
Серебро 0,9
Медь 1,0
Хром 1,6
Алюминий 1,67
Магний 2,8
Молибден 2,9
Вольфрам 3,6
Цинк 3,7
Латунь 4,5
Платина 5,5
Кобальт 6,0
Никель 6,5
Железо 7,7
Металл / сплав Сопротивление по сравнению с медью
Олово 8,5
Сталь 12
Свинец 13
Нейзильбер 17
Никелин 25
Манганин 26
Реотан 28
Константан 29
Чугун 30
Ртуть 60
Нихром 60
Уголь 15000
Температурная зависимость электрического сопротивления медных
проводов приведена в табл. 2.13.
Таблица 2.13
Изменение электрического сопротивления медных проводов
от температуры (сопротивление при 15 °C принято за единицу)
. Температура, °C (десятки) Температура, °C (единицы)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0,940 0,944 0,948 0,952 0,956 0,960 0,964 0,968 0,972 0,976
10 0,980 0,984 0,988 0,992 0,996 1,000 1,004 1,008 1,012 1,016
20 1,020 1,024 1,028 1,032 1,036 1,040 1,044 1,048 1,052 1,056
30 1,060 1,064 1,068 1,072 1,076 1,080 1,084 1,088 1,092 1,096
40 1,100 1,104 1,108 1,112 1,116 1,120 1,124 1,128 1,132 1,136
50 1,140 1,144 1,148 1,152 1,156 1,160 1,164 1,168 1,172 1,176
60 1,180 1,184 1,188 1,192 1,196 1,200 1,204 1,208 1,212 1,216
98
Электротехнический справочник
Таблица 2.13 (продолжение)
Температура, °C (десятки) Температура, °C (единицы)
0 1 2 3 4 5 б 7 8 9
70 1,220 1,224 1,228 1,232 1,236 1,240 1,244 1,248 1,252 1,256
80 1,260 1,264 1,268 1,272 1,276 1,280 1,284 1,288 1,292 1,296
90 1,300 1,304 1,308 1,312 1,316 1,320 1,324 1,328 1,332 1,336
100 1,340 1,344 1,348 1,352 1,356 1,360 1,364 1,368 1,372 1,376
Примечание. Таблица служит для пересчета сопротивлений при изменении температуры.
Например, для определения изменения сопротивления при темпера-
туре 44 °C надо по вертикали взять температуру 40 °C и по горизонтали
поправку на 4 °C: получается изменение сопротивления в 1,116 раза.
2.6. Сплавы для катушек сопротивлений
и измерительных приборов
Основным и лучшим представителем этих сплавов является медно-
марганцевый сплав — манганин — термостабильный сплав на основе
меди (около 85 %) с добавкой марганца (11,5-13,5 %) и никеля (2,5-3,5 %).
Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопро-
тивления в области комнатных температур.
Манганин отличается высоким удельным сопротивлением при малом
температурном коэффициенте сопротивления, низкой термоЭДС в паре
с медью, высокой стабильностью сопротивления во времени, высокой
пластичностью и сопротивлением коррозии. Применяется для изготов-
ления точных образцовых сопротивлений.
В целях сохранения постоянства свойств сопротивлений их рабочая
температура не должна превышать 60 °C. Для стабильности свойств ман-
ганина во времени он подвергается специальной низкотемпературной
термической обработке с последующим длительным вылеживанием при
комнатной температуре; изготавливается манганин в виде проволоки и
ленты.
Менее прецизионным сплавом, чем манганин, является медно-
никелевый сплав — константан, который характеризуется очень малым
температурным коэффициентом сопротивления, устойчивостью против
коррозии, удовлетворительной жаростойкостью и высокими механиче-
скими свойствами.
Недостатком константана при применении его для изготовления
образцовых сопротивлений является высокая термоЭДС в паре с медью,
в связи с чем он нашел широкое применение при изготовлении термопар
для измерения температур до 900 °C.
Глава 2. Металлы и их сплавы
99
Для изготовления реостатов и других электротехнических приборов
иногда применяют сплав, содержащий медь, никель и цинк — нейзильбер.
Этот сплав дешевле, чем константан, однако проволока из нейзильбера
вследствие содержания цинка после нагревания ее до 200-250 °C стано-
вится хрупкой.
2.7. Жаростойкие сплавы
для нагревательных приборов
Жаростойкие сплавы помимо высокого удельного сопротивления и
малого температурного коэффициента сопротивления должны обладать
высоким пределом рабочей температуры, хорошо обрабатываться и быть
достаточно механически прочными во всем диапазоне рабочих температур.
В настоящее время выпускаются окалиностойкие деформируемые
жаростойкие сплавы девяти различных марок, которые можно подраз-
делить на сплавы на основе хрома и никеля, называемые нихромами, и
на жаростойкие сплавы на основе хрома.
Свойства и назначение жаростойких сплавов высокого омического
сопротивления приведены в табл. 2.14.
Свойства и назначение жаростойких сплавов
высокого омического сопротивления
Таблица 2.14
Марка сплава Размер: диаметр или толщина, мм Удельное электри- ческое сопротивление при 20 °C, мкОм / м Рабочая температура нагрева- тельного элемента, °C Характеристика окалиностойкости и жаростойкости Преимущественные области применения
предельная оптимальная
Х25Н20 Все размеры 0,83-0,96 1000 900 Окалиностойки в окислительной атмосфере, водороде, вакууме. Неустойчивы в атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, более жаропрочные, чем алюминиевые сплавы Проволока для промышленных, лабораторных печей и бытовых приборов
Х15Н60 0,1-0,5 1,06-1,16 1000 950 Проволока и ленты для промышленных и лабораторных печей, электрических аппаратов теплового действия, реостатов и бытовых приборов
Х15Н60Н 0,51 1,07-1,17 1100 950
Х20Н80 0,1-0,5 0,51-3 1,03-1,13 1,04-1,14 1100 1050 Проволока и ленты для промышленных и лабораторных печей, электрических аппаратов теплового действия, реостатов, сопротивлений; микропроволока для бытовых приборов
100
Электротехнический справочник
Таблица 2.14 (продолжение)
Марка сплава Размер: диаметр или толщина, мм Удельное электри- ческое сопротивление при 20 °C, мкОм / м Рабочая температура нагрева- тельного элемента, °C Характеристика окалиностойкости и жаростойкости Преимущественные области применения
предельная оптимальная
Х20Н80Н 3,1-10,0 1,06-1,16 1200 1050 Окалиностойки в окислительной атмосфере и в атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения. Склонны к провисанию при высоких температурах
Х13Ю4 0,2-10,0 1,18-1,34 1000 900 Проволока и ленты для реостатов, нагревательных элементов бытовых приборов, аппаратов
0Х23Ю5 0,2-10,0 1,29-1,45 1200 1150 Проволока и ленты для промышленных и лабораторных печей, бытовых приборов, аппаратов, реостатов и свечей зажигания
0Х23НЮА 0,2-10,0 1,3-1,4 1200 1175 То же, но с большим сроком службы
ОХ27НЮА 0,2-10,0 1,37-1,47 1300 1250 Проволока и ленты для высокотемпературных промышленных и лабораторных печей
Поправочные коэффициенты для расчета электрического сопротив-
ления жаростойких сплавов в зависимости от температуры приведены
в табл. 2.15.
Поправочные коэффициенты для расчета электрического сопротивления
жаростойких сплавов в зависимости от температуры Таблица 2.15
Марка сплава Температура нагрева, °C
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
Х15Н60 Х15Н60Н 1,013 1,029 1,046 1,062 1,074 1,083 1,083 1,089 1,097 1,105 - - -
Х20Н80 Х20Н80Н 1,006 1,016 1,024 1,031 1,035 1,025 1,019 1,017 1,021 1,028 1,038 - -
Х13Н14 1,004 1,013 1,025 1,041 1,062 1,090 1,114 1,126 1,135 - - - -
ОХ23Ю5А ОХ23ЮА 1,002 1,007 1,013 1,022 1,036 1,056 1,063 1,067 1,072 1,076 1,079 1,080 -
ОХ27Ю5А 1,002 1,005 1,010 1,015 1,025 1,030 1,033 1,035 1,040 1,040 1,041 1,043 1,045
ХН60Н - 0,984 1,000 1,022 1,040 1,021 1,012 1,008 1,013 1,015 1,031 - -
ХН70Н 1,004 - - - 1,051 1,052 1,035 1,015 1,015 1,016 1,021 1,028 -
Основные характеристики сплавов с большим удельным сопротив-
лением приведены в табл. 2.16.
Глава 2. Металлы и их сплавы
101
Основные характеристики сплавов с большим удельным сопротивлением Таблица 2.1 б
Материал Плотность, 103кг/м3 Температура плавления, °C Наибольшая рабочая температура, °C Удельное электрическое сопротивление при 20 °C, Ю б0м*м Температурный коэффициент сопротивления при 20 °C, 1/град Применение
Нихром - 1360 1000 1,1 1,7-10^ Лабораторные и промышленные печи с рабочей температурой до 900 °C
Фехраль 7,6 1450 850 1,2 5-10"4 Бытовые электронагревательные приборы и промышленные электропечи с рабочей температурой до 650 °C
Константан 8,8. 1270 450-500 0,5 (0,2-5)-10-3 Реостаты и резисторы приборов низкого качества точности. Нагревательные элементы с температурой до 450 °C
Манганин • 8,3 940 250-300 0,46 ±(3-6)-10"3 Эталонные и образцовые сопротивления, магазины сопротивлений и сопротивления приборов высокой точности
Нейзильбер 8,4 1050 200-250 0,35 2,9-10"6 Реостаты
Термоэлектродвижущая сила различных металлов приведена в
табл. 2.17.
Термоэлектродвижущая сила различных металлов Таблица 2.17
Металл ТермоЭДС, мВ
Железо +1,75
Молибден +1,24
Кадмий +0,90
Цинк +0,76
Серебро +0,76
Медь +0,74
Иридий +0,67
Металл ТермоЭДС, мВ
Олово +0,42
Магний +0,42
Алюминий +0,39
Уголь +0,25
Ртуть +0,01
Платина +0,00
Натрий -0,21
Металл ТермоЭДС, мВ
Кобальт -1,75
Никель -1,76
Константан -3,33
Свинец -5,85
Висмут -6,86
Примечание. Значения указаны при разности температур 100 °C по отношению к платине. Знак «+»
указывает, что в месте спая ток направлен отданного металла к платине. Разность значений для любой
пары дает действующую электродвижущую силу.
Приближенные значения токов плавления проволоки из различных
металлов приведены в табл. 2.18.
Приближенные значения токов плавления проволоки из разных металлов Таблица 2.18
Плавящий ток, А Диаметр, мм
Медь Алюминий* Никелин Сталь Олово Свинец
1 0,039 0,066 0,065 0,132 0,183 0,210
2 0,069 0,104 0,125 0,189 0,285 0,325
3 0,107 0,137 0,185 0,245 0,380 0,425
102
Электротехнический справочник
Таблица 2.18 (продолжение)
Плавящий ток, А Диаметр, мм
Медь Алюминий Никелин Сталь Олово Свинец
5 0,180 0,193 0,25 0,345 0,53 0,60
7 0,203 0,250 0,32 0,45 0,66 0,78
10 0,250 0,305 0,39 0,55 0,85 0,95
15 0,32 0,400 0,52 0,72 1,02 1,25
20 0,39 0,485 0,62 0,87 1,35 1,52
25 0,46 0,560 0,73 1,00 1,56 1,98
30 0,52 0,640 . 0,81 1,15 1,77 2,20
35 0,58 0,700 0,91 1,26 1,95 2,44
40 0,63 0,77 0,99 1,38 2,14 2,44
45 0,68 0,83 1,08 1,50 2,30 2,65
50 0,73 0,89 1,15 1,60 2,45 2,78
60 0,82 1,00 1,30 1,80 2,80 3,15
70 0,91 1,10 1,43 2,00 3,10 3,50
80 1,00 1,22 1,57 2,20 3,40 3,80
90 1,08 1,32 1,69 2,38 3,65 4,10
100 1,15 1,42 1,82 2,55 3,90 4,40
120 1,31 1,60 2,05 2,85 4,45 5,00
160 1,59 1,94 2,28 3,20 4,90 5,50
180 1,72 2,10 2,69 3,70 5,80 6,50
200 1,84 2,25 2,89 4,05 6,20 7,00
225 1,99 2,45 3,15 4,40 6,75 7,60
250 2,14 2,60 3,35 4,70 7,25 8,10
275 2,20 2,80 3,55 5,00 7,70 8,70
300 2,40 2,95 3,78 5,30 8,20 9,20
Примечание. Длина проволоки 5-10 см (в зависимости от диаметра).
2.8. Контактные материалы
По роду работы различают три типа контактов: неподвижные, комму-
тирующие и скользящие.
Неподвижные контакты — зажимы, болтовые и винтовые соедине-
ния, скрутки, паяные и сваренные контакты. Качество зажимных кон-
тактов определяется их переходным сопротивлением, возникающим в
местах непосредственного контакта. Улучшение поверхности и защита
контактов от коррозии достигается путем пайки, сварки или покрытия
коррозионно-устойчивыми хорошо проводящими металлами.
На воздухе при температурах до 75 °C все проводниковые металлы
дают достаточно устойчивые переходные сопротивления. Важнейшим
условием при этом является обеспечение необходимых удельных давле-
ний на контактную поверхность.
Глава 2. Металлы и их сплавы
103
Общей закономерностью для всех видов непаяных контактов является
при прочих равных условиях обратная зависимость переходного сопро-
тивления от силы сжатия контактов. С повышением температуры за счет
ускорения процесса коррозии переходное сопротивление резко возрас-
тает, поэтому медные, алюминиевые и стальные контакты покрывают
коррозионно-устойчивыми металлами.
При температуре 100-120 °C хорошо работают луженые, посеребрен-
ные или кадмированные контакты. Контакты из стали обязательно цин-
куют или кадмируют.
Шинные контакты (обычно в виде полос), особенно при применении
алюминия, рекомендуется зачищать стеклянной шкуркой под слоем вазе-
лина; для меди и стали необходимо лужение оловянно-свинцовым при-
поем или чистым оловом.
Коммутирующие контакты — материалы разрывных электрических
контактов — должны иметь малое удельное сопротивление и достаточно
низкое и особенно стабильное переходное сопротивление, высокую стой-
кость против окисления, сваривания и эрозии, хорошую износоустойчи-
вость и ряд технологических свойств.
Для изготовления маломощных разрывных контактов, применяемых
главным образом в слаботочной технике, используют:
♦ металлы платиновой группы;
♦ золото и его сплавы;
♦ серебро и его сплавы;
♦ вольфрам, молибден и их сплавы.
Из электроосаждаемых контактов в виде тонких гальванических
покрытий, работающих в отсутствии дуги, следует отметить серебро,
золото, платину, палладий и особенно родий, сочетающий сравнительно
низкое удельное сопротивление и очень высокую твердость.
Для изготовления мощных разрывных, а также прецизионных кон-
тактов в современной технике применяют различные металлокерамиче-
ские композиции, так как использование металлов и их сплавов не дает
удовлетворительных результатов. Металлокерамические контакты на
основе гетерогенной композиции металлов или сплавов с неметаллами
(керамикой) изготавливают из ультрадисперсных порошков металлов
методом прессования из смеси заданного состава в форме уже готового
изделия с последующим спеканием прессовок, повторным прессованием
и отжигом.
Все марки контактов из металлокерамических композиций можно
разбить на группы.
Контакты из композиций «серебро-оксид кадмия» широко исполь-
зуют в технике низковольтного аппаратостроения, отличаются надеж-
ностью при повышенных токовых нагрузках и умеренных нажатиях на
104
Электротехнический справочник
контакт. Обладают высокой износоустойчивостью, низким и стабиль-
ным переходным сопротивлением и повышенной дугостойкостью, но
уступают в последнем случае контактам из композиций с присадками
вольфрама. Выпускаются для пайки и сварки с подслоем серебра.
Контакты из композиций «серебро-оксид меди» обладают низким и
устойчивым переходным сопротивлением, высокой электрической изно-
соустойчивостью и сопротивлением привариванию. При высоких токо-
вых нагрузках они более предпочтительны, чем контакты «серебро-оксид
кадмия». Выпускаются для пайки и сварки с подслоем серебра.
Контакты из композиций «серебро-никель» устойчивы к электриче-
скому износу, обладают низким и устойчивым переходным сопротивле-
нием и применяются в низковольтной аппаратуре постоянного и перемен-
ного тока с умеренными нагрузками. Уступают контактам типа «серебро-
оксид кадмия» и «серебро-оксид меди» по сопротивлению привариванию,
но более стойки, чем чистое серебро. Допускают пайку и сварку без под-
слоя серебра.
Контакты из композиций «серебро-никель-графит». Присадка гра-
фита повышает дугостойкость и сопротивление привариванию и позво-
ляет применять эти контакты в низковольтной аппаратуре со значитель-
ными нагрузками, а также в воздушных автоматических выключателях,
обычно в паре с контактами «серебро-никель».
Контакты из композиций «серебро-графит» обладают высокой дуго-
стойкостью, сопротивлением привариванию и устойчивостью к механи-
ческому истиранию. Электрическая стойкость и механическая прочность
относительно невелики. Применяются в паре с контактами «серебро-
никель».
Контакты из композиций «серебро-вольфрам» высокоустойчивы к
оплавлению, однако обладают повышенным переходным сопротивле-
нием, возрастающим с увеличением присадки вольфрама. Применяются
в воздушных высоковольтных выключателях в виде накладок на поверх-
ности медных контактов.
Контакты из композиций «серебро-кадмий-никель» обладают более
высокой электрической прочностью, чем контакты из серебра, и харак-
теризуются особо стабильным и низким переходным сопротивлением.
Применяются для высоковольтных схем.
Контакты из композиций «медь-вольфрам» обладают высоким сопро-
тивлением износу, привариванию и окислению при больших токовых
нагрузках. В связи с повышенным переходным сопротивлением нашли
применение в высоковольтных, преимущественно в масляных выключа-
телях, в условиях сильного дугообразования.
Контакты из композиций «медь-графит» применяются для контак-
тов, размыкающих токи в 30-80 кА. Для исключения приваривания кон-
Глава 2. Металлы и их сплавы
105
такты изготавливают пористыми; они обладают невысокой прочностью,
рассчитываются на небольшое число отключений и изготавливаются с
медным подслоем.
2.9. Токопроводящие жилы
Медные (М) и алюминиевые (А) токопроводящие жилы, используе-
мые при изготовлении кабельной продукции, стандартизованы в соот-
ветствии с ГОСТ 22483-77 и полностью соответствуют рекомендациям
МЭК (публ. 228, 1968). Жилы разделяются на 6 классов и могут иметь от
одной до нескольких десятков проволок. Для кабельных изделий стацио-
нарной прокладки используются жилы 1 и 2 классов, жилы 3-6 классов
используются для кабельных изделий повышенной гибкости.
Жилы могут быть круглыми или фасонными (К или Ф), уплотнен-
ными и неуплотненными, а алюминиевые жилы, кроме того, — с метал-
лическим покрытием (МП) или без МП (БМП). Круглые медные жилы
имеют сечения до 150 мм2, круглые алюминиевые — до 300 мм2.
Сведения о жилах 1-6 классов приведены в табл. 2.19-2.22.
Медные и алюминиевые жилы класса 1 Таблица 2.19
Площадь сечения жилы, мм2 Минимальное число проволок Электрическое сопротивление постоянному току 1 км жилы при 20 °C, Ом
М А М (К или Ф) А (К или Ф) МП или БМП
нелуженая луженая
0,50 1 - 36,0 36,7 -
0,75 1 - 24,5 24,8 -
1,0 1 - 18,1 18,2 -
1,5 1 1 12,1 12,2 18,1
2,5 1 1 7,41 7,56 12,1
4,0 1 1 4,61 4,70 7,41
6,0 1 1 3,08 3;11 5,11
10 1 1 1,83 1,84 3,08
16 1 1 1,15 1,16 1,91
25 1 1 0,727 - 1,20
35 1 1 0,524 - 0,868
50 1 1 0,387 - 0,641
70 1 1 0,268 - 0,443
95 1 1 0,193 - 0,320
120 1 1 0,153 - 0,253
150 1 1 0,124 - 0,206
185 35 1 0,099 - 0,164
210 35 1 0,0754 - 0,125
300 35 1 0,0601 - 0,100
400 35 35 0,0470 - 0,0778
106
Электротехнический справочник
Таблица 2.19 (продолжение)
Площадь сечения жилы, мм2 Минимальное число проволок Электрическое сопротивление постоянному току 1 км жилы при 20 °C, Ом
М А М (К или Ф) А (К или Ф) МП или БМП
нелуженая луженая
500 35 35 0,0366 - 0,0605
625 59 59 0,0283 - 0,0469
800 59 59 0,0221 - 0,0367
1000 59 59 0,0176 - 0,0291
Медные и алюминиевые жилы класса 2 Таблица 2.20
Номинальное сечение жилы, мм2 Минимальное число проволок Электрическое сопротивление постоянному току 1 км жилы при 20 °C, Ом
Круглая жила Фасонная жила
неуплотненная уплотненная Медь Алюминий
М А М А М А луженая нелуженая МП и БМП
0,50 7 - - - - - 36,0 36,7 -
0,75 7 - - - - - 24,5 24,8 -
1,0 7 7 - - - - 18,1 18,2 35,4
1,5 7. 7 6 - - - 12,1 12,2 22,7
2,5 7 7 6 - - - 7,41 7,56 12,4
4,0 7 7 6 - - - 4,61 4,70 7,41
6,0 7 7 6 - - - 3,08 3,11 5,11
10 7 7 6 - - - 1,83 1,84 3,08
16 7 7 6 6 - - 1,15 1,16 1,91
25 7 7 6 6 6 6 0,727 0,734 1,20
35 7 7 6 6 6 6 0,524 0,529 0,868
50 19 19 6 6 6 6 0,387 0,391 0,641
70 19 19 12 12 12 12 0,268 0,270 0,443
95 19 19 15 15 15 15 0,193 0,195 0,320
120 37 37 18 15 18 15 0,153 0,154 0,253
150 37 37 18 15 18 15 0,124 0,126 0,206
185 37 37 30 30 30 30 0,0991 0,100 0,164
240 61 61 34 30 34 30 0,0754 0,0762 0,125
300 61 61 34 30 34 30 0,0601 0,0607 0,100
400 61 61 53 53 53 53 0,0470 0,0475 0,0778
500 61 61 53 53 53 53 0,0366 0,0369 0,0605
625 91 91 53 53 53 53 0,0283 0,0286 0,0469
630 91 91 53 53 53 53 0,0280 0,0283 0,0462
800 91 91 53 53 - - 0,0221 0,0284 0,0367
1000 91 91 53 53 - - 0,0176 0,0177 0,0291
Глава 2. Металлы и их сплавы
107
Медные и алюминиевые жилы класса 3
Таблица 2.21
Номинальное сечение жилы, мм2 Диаметр проволоки, мм, не более Электрическое сопротивление постоянному току 1 км жилы при 20 °C, Ом
Медь Алюминий
нелуженая луженая БМП или с МП
0,50 0,33 39,6 40,7 -
0,75 0,38 . 25,5 26,0 -
1,00 0,43 21,8 22,3 -
1,2 0,45 17,3 17,6 28,8
1,5 0,53 14,0 14,3 23,4
2,0 0,61 9,71 9,90 16,2
2,5 0,69 7,49 7,63 12,5
3 0,79 5,84 5,95 9,76
4 0,87 4,79 4,88 8,00
5 0,59 3,83 3,91 -
6 0,65 3,11 3,17 5,20
8 * 0,87 2,40 2,45 -
10 0,82 1,99 2,03 3,33
16 0,65 1,21 1,24 2,02
25 0,82 0,809 0,824 1,35
36 0,69 0,551 0,562 0,921
50 0,69 0,394 0,402 0,658
70 0,69 0,277 0,283 0,470
95 0,82 0,203 0,207 0,338
120 0,79 0,158 0,161 0,264
150 0,87 0,130 0,132 0,211
185 0,87 0,105 0,107 0,175
240 0,87 0,0798 0,0814 0,134
300 0,87 0,0654 0,0665 0,109
400 0,87 0,0499 0,0509 0,0835
500 0,87 0,0393 0,0401 0,0657
Медные жилы классов 4. 5 и 6
Таблица 2.22
Номинальное сечение жилы, мм2 Диаметр проволоки, мм, не более Электрическое сопротивление постоянному току 1 км жилы при 20 °C, Ом
Нелуженая Луженая
4 5 б 4 5 6 4 5 6 4 5 6
0,05 - - 0,11 - - 366,6 - - 383,7 - -
0,08 - - 0,13 - - 247,5 - - 254,6 - -
0,12 - - 0,16 - - 165,3 - - 170,3 - -
0,20 - - 0,21 - - 89,1 - - 91,7 - -
0,35 - - 0,27 - - 57,0 - - 58,7 - -
0,50 0,50 0,50 0,31 0,21 0,16 40,5 39,0 39,0 41,7 40,1, 40,1
0,75 0,75 0,75 0,31 0,21 0,16 25,2 26,0 26,0 25,9 26,7 26,7
1,0 1,0 1,0 0,31 0,21 0,16 19,8 19,5 19,5 20,4 20,0 20,0
1,2 - - 0,41 - - 16,0 - - 16,5 - -
1,5 1,5 1,5 0,41 0,26 0,16 13,2 13,3 13,3 13,6 13,7 13,7
108
Электротехнический справочник
Таблица 2.22 (продолжение)
Номинальное сечение жилы, мм2 ♦ Диаметр проволоки, мм, не более Электрическое сопротивление постоянному току 1 км жилы при 20 °C, Ом
Нелуженая Луженая
4 5 6 4 5 6 4 5 6 4 5 6
2,0 - - 0,43 - - 9,97 - - 10,3 - -
2,5 2,5 •' 2,5 0,43 0,26 0,16 8,05 7,98 7,98 8,20 8,21 8,21
3,0 - - 0,53 - - 6,52 - - 6,65 " - -
4,0 4,0 4,0 0,53 0,31 0,16 4,89 4,95 4,95 4,99 5,09 5,09
5,0 - - 0,53 - - 3,82 - - 3,90 - -
6,0 6,0 6,0 0,53 0,31 0,21 3,28 3,30 3,30 3,35 3,39 3,39
8,0 - - 0.53 - - 2,45 - - 2,49 - -
10 10 10 0,53 0,41 0,21 2,00 1,91 1,91 2,04 1,95 1,95
16 16 16 0,53 0,41 0,21 1,21 1,21 1,21 1,24 1,24 1,24
25 25 25 0,53 0,41 0,21 0,776 0,78 0,78 0,792 0,795 0,795
35 35 35 ’ 0,59 0,41 0,21 0,547 0,554 0,554 0,558 0,565 0,565
50 50 50 0,59 0,41 0,31 0,393 0,386 0,386 0,401 0,393 0,393
70 70 70 0,59 0,51 0,31 0,281 0,272 0,272 0,286 0,277 0,277
95 95 95 0,59 0,51 0,31 0,201 0,206 0,206 0,205 0,210 0,210
120 120 120 0,69 0,51 0,31 0,162 0,161 0,161 0,165 0,164 0,164
150 150 150 0,69 0,51 0,31 0,129 0,129 0,129 0,132 0,132 0,132
185 185 185 0,69 0,51 0,41 0,104 0,106 0,106 0,106 0,108 0,108
240 240 240 0,69 0,51 0,41 0,081 0,080 0,080 0,082 0,082 0,082
300 300 300 0,69 0,51 0,41 0,065 0,064 0,064 0,066 0,065 0,065
400 400 - 0,69 0,51 - 0,048 0,049 - 0,049 0,049 -
- 500 - - 0,61 - - 0,038 - - 0,039 -
- 630 - - 0,61 - - 0,029 - - 0,029 -
ГЛАВА 3
ПРИПОИ И ФЛЮСЫ
3.1. Классификация припоев
и система их обозначений
Разновидности и применение припоев
Припой — металл или сплав, применяемый при пайке для соедине-
ния заготовок и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяе-
мые металлы. Применяют сплавы на основе олова, свинца, кадмия, меди,
никеля и других металлов
Для пайки соединений проводниковых материалов в зависимости от
предельно допустимых рабочих температур и требуемой прочности пая-
ного шва применяются мягкие и твердые припои.
К мягким относятся припои с температурой плавления до 400 °C, а к
твердым — свыше 500 °C. Припои с температурами выше температуры
плавления чистого олова в интервале до 400 °C называются полутвердыми.
Мягкие и полутвердые припои имеют предел прочности при растяжении
до 15-100 МПа и применяются для пайки токоведущих частей, не являю-
щихся одновременно несущими конструкциями машин или аппаратов.
Пайка мягкими и полутвердыми припоями осуществляется паяль-
ником или погружением деталей в расплавленный припой, соединяемые
поверхности при этом предварительно облуживаются, как правило, при-
поем той же марки и покрываются обычно канифолью (флюсом).
Оловянно-свинцовые припои выпускаются в виде слитков, прутков,
проволоки, ленты и трубок, заполненных канифолью.
Твердые припои имеют предел прочности при растяжении 100—
500 МПа и применяются в качестве припоев первой категории прочно-
сти при пайке токоведущих частей, быстроходных, допускающих высо-
кий нагрев электрических машин и деталей, воспринимающих основную
механическую нагрузку.
Система обозначения припоев
Обозначение марки припоя обычно начинается с буквы «П» — при-
пой. Числа в марке припоя показывают содержание компонентов (буквы
после буквы «П») в процентах (округленно). Буква или буквосочетание
110
Электротехнический справочник
в конце обозначения марки припоя означает, что данный компонент
составляет оставшееся содержание припоя.
Обозначение компонентов:
А — алюминий;
Ж — железо;
И — индий;
К или Кд — кадмий;
М — медь;
О — олово;
С — свинец;
Ср — серебро;
Су — сурьма;
Ф — фосфор;
Ц — цинк.
Примеры обозначений марок припоев:
ПОС61 — припой оловянно-свинцовый, олова — 61 %, остальное —
свинец;
ПОССу61-0,5 — припой оловянно-свинцовый, олова — 61 %,
сурьмы — 0,5 %, остальное — свинец;
ПОС61М — припой оловянно-свинцовый, олова — 61 %, остальное —
свинец и добавка меди;
ПСрЗИ — припой серебряно-индиевый, серебра — 3 %, остальное —
индий;
ПСрЗКд — серебряно-кадмиевый, серебра — 3 %, остальное — кадмий.
3.2. Свойства припоев
Твердая пайка осуществляется электроконтактным способом, гра-
фитовыми или медными электродами либо с помощью дуговой сварки.
Мелкие детали паяют с помощью автогена. При электроконтактном спо-
собе припой укладывается заранее между соединяемыми деталями или
вносится в соединение в процессе пайки, сварка осуществляется без при-
садки металла путем сплавления концов соединяемых деталей.
Для электроконтактной пайки серебряными припоями в качестве
флюса обычно служит бура. Пайка самофлюсующимися припоями, в
состав которых входит фосфор, и сварка в защитной атмосфере осущест-
вляются без применения флюса.
Припои с содержанием фосфора для пайки сталей и чугуна и соеди-
нений, подвергающихся ударам и вибрациям, из-за хрупкости паяного
шва применять нельзя. Классификация и химический состав мягких и
полутвердых припоев приведены в табл. 3.1.
Глава 3. Припои и флюсы
111
Классификация и химический состав мягких и полутвердых припоев Таблица 3.1
Припой Химический состав, %
Вид Марка Олово Сурьма Кадмий Медь Свинец Серебро Индий
Олово 02 99,9 - - - - - -
Бессурьмя- нистые П0С61 60-62 - - - Остальное - -
ПОС40 39-41 - - - - -
ПОС10 9-10 - - - - -
П0С61М 60-62 - - 1,5-2,0 - -
ПОСК50-18 49-51 - 17-19 - - -
Малосурьмя- нистые ПОССуб1-0,5 60-62 0,2-0,5 - - Остальное - -
ПОССу40-0,5 39-41 - - - -
ПОССуЗО-0,5 29-31 - - - -
ПОССу 18-0,5 17-18 - - - -
Сурьмянистые ПОССу95-5 94-96 4-5 - - Остальное - -
Серебряные ПСрОЮ-90 Остальное - - - - 10±0,5 -
ПСрОСу8 (ВПр-6) - - - - - 8±0,5 -
ЛСрМ05 (ВПр-9) - - - 2±0,5 - 5 ±0,5 -
ПСрОСЗ,5-95 - - - - 3,5±0,4 -
ПСрОСЗ-58 57,8±1,0 - - - - 3±0,4 -
ПСрЗ - 3±0,3 -
ПСрЗКд - - 95-97 - - 3,0-4,0 -
ПСрОЗ-97 Остальное - - - - 3±0,3 -
ПСр2,5 5,0-6,0 - - - 91-93 2,2-2,7 -
ПСр2,5С - - - - - 2,5±0,2 -
ПСр2 30±1 2±0,2 -
ПСрОС2-58 58,8±1,0 - - - - 2±0,3 -
ПСр1,5 15±1 - - - - 1,5±0,3 -
ПСр1 35±1 - - - - 1±0,2 -
Индиевые ПОСИЗО 42 - - - 28 - 3
ПСрЗИ - - - - - 3 97
Физико-механические свойства мягких и полутвердых припоев
приведены в табл. 3.2.
Физико-механические свойства мягких и полутвердых припоев
Таблица 32
Марка припоя Температура плавления, °C Ориентировочная температура пайки, °C Плотность, кг/м3 Удельное электрическое сопротивление, мкОм*м Предел механической прочности при растяжении, МПа
Солидус Ликвидус
02 232 232 280 7310 - 25
ПОС61 183 190 •240 85.00 0,139 43
ПОС40 183 238 290 9300 0,159 38
ПОСЮ 268 299 350 10800 0,200 32
I ПСрЗИ I посизо 1пср1 п п и СП I ПСрОС2-58 I ПСр2 I ПСр2,5С I ПСр2,5 I ПСрЗКд I ПСрЗ I ПСрОСЗ-58 I ПСрОСЗ,5-95 ПСрМО5 (ВПр-9) I ПСрОСу8 (ВПр-6) Z3 п О о I ПОССу4-6 I ПОССу5-1 I ПОССу8-3 I ПОССу 10-2 ПОССу! 5-2 I ПОССу 18-2 I ПОССу25-2 ПОССуЗО-2 ПОССуЗЗ-2 I ПОССу40-2 Z3 Я S СП СП ПОССу! 8-0,5 I ПОССу25-0,5 I ПОССуЗО-0,5 I ПОССу35-0,5 и О 3 ! СП I ПОССу50-0,5 I ПОССу61-0,5 ПОСК50-18 I П0С61М Марка припоя
£ | I | | | NJ 40 со о о | | । । | 1 1 no § КО 04 00 S 00 00 оо СП 00 СП 00 СП 00 со фь 00 со оо со 00 со 00 со оо со со со оо ио NO 04 00 Солидус Температура плавления, °C
£ NJ о о NJ СО СП к о 00 NJ 00 о 04 СО О м СО СП 40 о £ bi О о о си 8 ко 8 00 СП U1 NO о КО 8 К) СП О W КО NO 40 ко 8 м 04 04 NO 04 СП й ип SO 04 00 40 й 40 NO Ликвидус
чо о NJ СП о I I I I I ЦП СП со 8 1 | | 1 1 1 1 I I I 1 I I I I I NO 8 си N0 СП I СО 8 I NO 00 СП 1 к о а § Ориентировочная температура пайки, °C
I 7360 00 о 40 8 о о о о 00 СП о о 40 СП О о I 11300 j 11000 оо о о 11400 оо 04 О о § о § о § о о 8 | 11200 10500 О 8 о си о о о о о 40 00 о о 40 8 О о 40 NO О О О о О N0 О О О о о о 40 О о 40 о о 40 8 оо- 40 о 00 СП о о 8§ О о 00 СП о о Плотность, кг/м3
| I NO 04 р А 04 р NJ 00 о NJ о СП W со 04 си 40 Rj 40 о NJ О 00 I 0,200 о КО О о NO О 00 0,208 р о 04 р 00 р 00 р 40 О NJ о 8 0,198 р S 0,179 0,172 0,169 0,149 р £ о р со р 8 Удельное электрическое сопротивление, мкОМ'М
| I I I I I | 1 2 1 1 1 1 1 । 1 | I. . I I I I I I I 8 си 04 I со 04 | О | 8 Предел механической прочности при растяжении, МПа
112 Электротехнический справочник
Глава 3. Припои и флюсы
113
Преимущественные области применения мягких и полутвердых
припоев:
02 — лужение и пайка коллекторов, якорных секций и обмоток элек-
трических машин с изоляцией класса Н, лужение ответственных
неподвижных контактов, в том числе содержащих цинк;
ПОС90 — лужение и пайка внутренних швов пищевой посуды и меди-
цинской аппаратуры;
ПОС61 — лужение и пайка электро- и радиоаппаратуры, печатных
плат, точных приборов с высокогерметичными швами, где недопу-
стим перегрев;
ПОС40 — лужение и пайка электроаппаратуры, деталей из оцинко-
ванного железа с герметичными швами;
ПОСЮ — лужение и пайка контактных поверхностей электрических
аппаратов, приборов, реле;
ПОСК50-18 — пайка деталей из меди и ее сплавов, чувствительных
к перегреву, в том числе пайка алюминия, плакированного медью.
Пайка керамики, стекла и пластиков, металлизированных оловом,
серебром, никелем;
ПОС61М — пайка пищевой посуды, медицинской аппаратуры, элек-
тро- и радиоаппаратуры, печатных плат, деталей, чувствительных
к перегреву;
ПОССуб 1-0,5 — лужение и пайка электроаппаратуры, пайка печатных
плат, обмоток электрических машин, оцинкованных радиодеталей
при жестких требованиях к температуре;
ПОССу50-0,5 — лужение и пайка авиационных радиаторов;
ПОССу40-0,5 — лужение и пайка жести, обмоток электрических
машин, для пайки монтажных элементов моточных и кабельных
изделий;
ПОССу35-0,5 — лужение и пайка свинцовых кабельных оболочек;
ПОССуЗО-0,5 -лужение и пайка листового цинка, углеродистых и
нержавеющих сталей. Лужение и пайка проводов, кабелей, банда-
жей, радиаторов, различных деталей аппаратуры и приборов, рабо-
тающих при температуре до 160 °C;
ПОССу25-0,5 — лужение и пайка радиаторов;
ПОССу18-0,5 — лужение и пайка трубок теплообменников, электро-
ламп;
ПОССу95-5; ПСрЗКд — горячее лужение и пайка коллекторов, якор-
ных секций, бандажей и токоведущих соединений электрических
машин нагревостойкого исполнения и с повышенными частотами
вращения. Пайка трубопроводов и различных деталей электрообо-
рудования.
ПОССу40-2 — припой широкого назначения;
114
Электротехнический справочник
ПОССуЗО-2 — лужение и пайка в холодильном аппаратостроении,
электроламповом производстве;
ПОССу18-2, ПОССу15-2, ПОССу10-2 — пайка в автомобилестроении;
ПОССу8-3 — лужение и пайка в электроламповом производстве;
ПОССу5-1 — лужение и пайка деталей, работающих при повышенных
температурах;
ПОССу4-6 — пайка белой жести, лужение и пайка деталей с закатан-
ными и клепанными швами из латуни и меди;
ПОССу4-4 — лужение и пайка в автомобилестроении;
ПОСК2-18 — лужение и пайка металлизированных керамических
деталей;
ПОСИЗО; ПСрЗИ — пайка меди и ее сплавов и других металлов, неме-
таллических материалов и стекла с металлическими покрытиями.
Пайка деталей радиоэлектронной аппаратуры. Обладает высокой
жидкотекучестью и обеспечивает хорошее сцепление спаиваемых
поверхностей.
Параметры мягких припоев с низкой температурой плавления при-
ведены в табл. 3.3.
Мягкие припои (сплавы) с низкой температурой плавления Таблица 3.3
Сплав Химический состав, % Температура плавления, °C
Олово Свинец Кадмий Висмут Серебро Индий Солидус Ликвидус
Вуда 12-13 24,5-25,6 12-13 49-51 - 66 70
Розе 24,5-25,5 24,5-25,6 - 49-51 - - 90 92
Д'Арсе 9,6 45,1 - 45,3 - - - 79
Липовица с индием 11,8 22,2 8,5 42 - 15,5 - 48
Примечание. Применяются в радиосхемах с полупроводниковыми приборами и в схемах, где припой
используется в качестве температурного предохранителя.
Химический состав и физико-механические свойства твердых сере-
бряных и медно-фосфорных припоев приведены в табл. 3.4.
Химический состав и физико-механические свойства
твердых серебряных и медно-фосфорных припоев Таблица 3.4
Марка припоя Химический состав, % Плот- ность, кг/м3 Температура кристаллизации,°C Предел прочности при растя- жении, МПа
Серебро Медь Цинк Фосфор Начало Конец
ПСр72 72±0,5 28±0,5 - - 9900 779 779 -
ПСр50 50±0,5 50±0,5 - - 9300 850 779 -
ПСр45 45±0,5 30±0,5 25+1 z:> -1,5 - 9100 725 660 300
ПСр25 25±0,3 40±1 35±2,5 - 8700 775 745 280
Глава 3. Припои и флюсы
115
Таблица 3.4 (продолжение)
Марка припоя Химический состав, % Плот- ность, кг/м3 Температура кристаллизации,°C Предел прочности при растя- жении, МПа
Серебро Медь Цинк Фосфор Начало Конец
ПСр71 71 ±0,5 28±0,7 - 1 ±0,2 9800 795 750 -
ПСр25ф 25±0,5 70±1 - 5±0,5 8500 710 650 -
ПСр15 15±0,5 80,2±1 - 4,8+0,2/-0,3 8300 810 635 -
ПМФ7 (МФЗ) - Остальное - . 7-8,5 - 860 710 -
Параметры медно-цинковых и медно-никелевых твердых припоев
приведены в табл. 3.5.
Медно-циНковые и медно-никелевые твердые припои Таблица 3.5
Марка припоя Химический состав, % Физические свойства
Медь Никель Железо Кремний Бор Цинк о со о О Температура кристалл иза- * ции, °C Плотность, кг/м3 Предел прочности при растяжении, МПа
Солидус Ликвидус
Л63 62-65 - - - - Осталь- ное 900 905 8500 310
ЛОК59-0,1-0,3 60,5- 63,5 - - 0,2-0,4 - Осталь- ное 0,7-1,1 890 905 8200 -
ПЖЛ500 Осталь- ное 27-30 41,5 1,5-2 0,2 - - 1080 1120 8630 600
Параметры серебряных припоев с пониженной температурой плавле-
ния приведены в табл. 3.6.
Серебряные припои с пониженной температурой плавления Таблица 3.6
Марка припоя Химический состав, % Плотность, кг/м3 Температура кристалли- зации, °C
Серебро Медь Цинк Кадмий о со о О Никель Начало Конец
ПСр50Кд 50±0,5 16±1 16±2 18±1 - - 9300 650 635
ПСр40 40±1 16,7+0,7/-0,4 17+0,8/-0,4 26+0,5/-1 - 0,3±0,2 8400 605 595
ПСр62 62±0,5 28±1 - - 10±1,5 - 9700 700 660
Преимущественные области применения твердых припоев приведены
в табл. 3.7.
116
Электротехнический справочник
Преимущественные области применения твердых припоев Таблица 3.7
Марка припоя Область применения
ПСр72; ПСр50 Пайка металлокерамических контактов и различных ответственных токоведущих соединений, подвергающихся изгибающим и ударным нагрузкам
ПСр45 Пайка меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей. Пайка короткозамкнутых обмоток роторов и демпферных обмоток высоконагруженных электрических машин. Припой обеспечивает высокую плотность и прочность паяных швов
ПСр25 Пайка меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей, заменяетлрипой ПСр45 при выполнении менее ответственных соединений
ПСр71 Пайка деталей аналогично припою ПСр72, но где требуется большая жидкотекучесть
ПСр25ф; ПСр15; ПМФ7 Пайка меди и ее сплавов, в том числе различных токоведущих частей машин и аппаратов, не испытывающих ударных и изгибающих нагрузок
Л63; ЛОК59-0,1-0,3 Пайка меди и чугуна. Паяные соединения обладают высокой прочностью и хорошо работают в условиях ударных и изгибающих нагрузок
ПЖЛ500 Пайка соединений, работающих при температурах до 600 °C
Параметры медно-фосфорных припоев приведены в табл. 3.8.
Медно-фосфорные припои Таблица 3.8
Марка припоя Химический состав, % Температура плавления; °C
Медь Фосфор
ПФМ-1 90,0-91,5 8,5-10 725-850
ПФМ-2 92,5 7,5 710-715
ПФМ-3 91,5-93,0 7,0-8,5 725-860
ПМФ7 (МФЗ) Остальное 7,0-8,5 710-860
Примечание. Для медно-фосфорных и серебряных припоев в качестве флюса применяют буру в виде
порошка или в смеси с поваренной солью.
Параметры припоев для пайки алюминия приведены в табл. 3.9, 3.10.
Химический состав и физические свойства припоев для пайки алюминия Таблица 3.9
Марка припоя Химический состав, % Температура плавления, °C Предел механической прочности при растяжении, МПа
Алюминий Медь Олово Цинк Кадмий Кремний
Кадмиевый - - 36 40 24 - - 85
АВИА-1 - - 55 25 20 - 20 -
АВИА-2 15 - 40 25 20 - 250 -
ВПТ-4 55 - - 40 - 5 410 -
34-А 66 28 - - - 6 545 180
35-А 72 2,1 - - - 7 540 140
А - 2,0-1,5 40 58,5 - - 425 80
В 12 8 80 - - 410 185
ЦО-12 - - 12 88 - - 500-550 -
ЦА-15 15 - - 85 - - 550-600 -
Глава 3. Припои и флюсы
117
Другие припои для пайки алюминия
Таблица 3.10
Марка припоя Химический состав, % Температура полного расплавления, °C Температура пайки, °C Плотность, кг/м3
Олово O1 Цинк Кадмий Алюминий А7 Медь МО
П250А 79-81 19-21 - - 0,15 250 300 7300
П300А - 50-61 39-41 - 0,045 310 360 7730
ПЗООБ - 80 - 8 0,5 410 700-750 -
Преимущественные области применения припоев для пайки алюми-
ния П250А, П300А и ПЗООБ приведены в табл. 3.11.
Преимущественные области применения припоев для пайки алюминия Таблица 3.11
Марка припоя Область применения
П250А Лужение концов алюминиевых проводов, а также пайка погружением алюминиевых проводов с алюминиевыми и медными наконечниками
П300А То же, пайка соединений с повышенной коррозионной стойкостью
ПЗООБ Пайка заливкой алюминиевых проводов с алюминиевыми и медными деталями
3.3. Классификация флюсов
и система их обозначений
Паяльные флюсы — вещества и соединения, применяемые для предот-
вращения образования оксидной пленки на поверхности припоя и паяе-
мого материала, а также удаления продуктов окисления из зоны пайки.
Температура плавления флюсов ниже, чем температура плавления припоя.
Флюсы применяют в твердом, пастообразном и порошкообразном состоя-
нии, а также в виде водных, спиртовых или глицериновых растворов.
Флюсы, применяемые при пайке, классифицируются по: температур-
ному интервалу активности; природе растворителя; природе активатора
определяющего действия; механизму действия; агрегатному состоянию.
В зависимости от температурного интервала активности паяльные
флюсы подразделяются на: низкотемпературные (< 450 °C); высокотем-
пературные (> 450 °C).
По природе растворителя паяльные флюсы подразделяются на:
водные; неводные.
По природе активаторов определяющего действия низкотемпера-
турные паяльные флюсы подразделяются на: канифольные; кислотные;
галогенидные; гидразиновые; фторборатные; анилиновые; стеариновые.
118
Электротехнический справочник
По природе активаторов определяющего действия высокотемпера-
турные паяльные флюсы подразделяются на: галогенидные; фторборат-
ные; боридно-углекислые.
Если флюс содержит несколько активаторов, необходимо называть
все активаторы. Например, канифольно-галогенидный, фторборатно-
галогенидный флюс.
По механизму действия паяльные флюсы подразделяются на: защит-
ные; химического действия; электрохимического действия; реактивные.
По агрегатному состоянию паяльные флюсы подразделяют на: твер-
дые; жидкие; пастообразные.
3.4. Свойства флюсов
Параметры флюсов для пайки мягкими и полутвердыми припоями
приведены в табл. 3.12.
Флюсы для пайки мягкими и полутвердыми припоями
(нормали электротехники ОАА.614.017-67 и ОАА.614.028-68) Таблица 3.12
Марка Назначение Основные данные флюсов Отмывка после пайки
Компонент Состав, %
К Лужение и пайка токоведущих частей из меди, и ее сплавов Канифоль сосновая 100 Не требуется
ксп Лужение и пайка токоведущих частей из меди и ее сплавов Канифоль сосновая 25
Спирт этиловый технический марки Б 75
ФПП Лужение и пайка токоведущих частей из меди и ее сплавов Смола полиэфирная марки ПА9 20-30
Метилэтилкетон или этилацетат 80-70
СТУЗО-12224-61 Лужение и пайка деталей из меди, никеля и их сплавов и деталей с покрытиями медью, оловом, кадмием, серебром и цинком Канифоль сосновая 20-35 Тампоном или кистью, смоченными в растворителе, например, спирте
Диэтиламин солянокислый 3-5
Триэтаноламин 1-2
Спирт этиловый технический марки Б Остальное
Ф59АОАА. 614.017-67 Лужение и пайка алюминия и сплава АМц между собой и с медью и ее сплавами Кадмий борфторид 10 Проточной горячей водой или спиртом
Цинк борфторид 3
Аммоний борфторид 5
Триэтаноламин 82
34АОАА. 614.017-67 Пайка алюминия и его сплавов (температура плавления 420 °C) Кадмий фтористый 50±6 Горячей, затем холодной проточной водой
Литий хлористый 32±6
Цинк хлористый 8±2
Натрий фтористый 10±1
Глава 3. Припои и флюсы
119
Таблица 3.12 (продолжение)
Марка Назначение Основные данные флюсов Отмывка после пайки
Компонент Состав, %
ЛМ1 Лужение и пайка железоникелевых сплавов и нержавеющих сталей Канифоль сосновая 20-35 Тампоном или кистью, смоченными в растворителе, например, спирте
Диэтилами н солянокислый 3-5
Триэтаноламин 1-2
Спирт технический марки Б Остальное
Ф38Н Лужение и пайка нихрома между собой и с медью Диэтилами н солянокислый 25-30 Горячей водой или кистью, смоченной в спирте
Этиленгликоль Остальное
Кислота ортофосфорная 29-25
Параметры флюсов для пайки меди и ее сплавов приведены в
табл. 3.15.
Флюсы для пайки — состав и способы удаления остатков флюса Таблица 3,13
Марка Состав Удаление остатков флюса после пайки
Компонент %
ФКСп (ФКЭт) Канифоль сосновая 10-60 Этиловый спирт или спирто- бензиновая смесь 1:1
Спирт этиловый или этилацетат 90-40
ФКДТ Канифоль сосновая 10-20
Диметилалкилбензил- аммонийхлорид (китамин АБ) 0,1-3,0
Трибутилфосфат 0,01-0,10
Спирт этиловый или этилацетат 89,89-76,90
ЛТИ-120 Канифоль сосновая 20-25
Диэтиламин солянокислый 3-5
Триэтаноламин 1-2
Спирт этиловый 76-68
ФГСп Гидразин солянокислый 2-4 Горячая проточная вода (70± 10 °C) или спирто-бензиновая смесь 1:1
Этиленгликоль или глицерин 25-50
Спирт этиловый 73-46
ФСкСп Семикарбазид гидрохлорид 2-4
Этиленгликоль или глицерин 25-50
Спирт этиловый 73-46
ФСкПс Семикарбазид гидрохлорид 3-5
Глицерин 70-58
Полиокс-100 или полиокс-115 27-37
ФТС Кислота салициловая 4,0-4,5 Спирто-бензиновая смесь 1:1
Триэтаноламин 1,0-1,5
Спирт этиловый 95-94
ФДГл Диэтиламин солянокислый 4-6 Горячая проточная вода (70±10 °C)
Глицерин 96-94
120
Электротехнический справочник
Таблица 3.13 (продолжение)
Марка Состав Удаление остатков флюса после пайки
Компонент %
ФЦА Цинк хлористый 45,5 Горячая проточная вода (70±10 °C) и нейтрализующие реактивы
Аммоний хлористый 9 .
Вода 45,5
Гидрат окиси цинка До выпадения осадка
ФДФс Диэтиламин солянокислый 20-25 Горячая проточная вода (70±10 °C) или спирто-бензиновая смесь 1:1
Этиленгликоль 60-50
Кислота ортофосфорная (уд. вес 1,7) 20-25
ЖЗ-1-АП Масло цилиндровое «52» или «КС-19» 79-81 Спирто-бензиновая смесь 1:1, трихлорэтилен, ацетон
Кремнийорганическая жидкость ПФМС-6 16-17
Олеиновая кислота 4,9-1,8
Антиоксидант НГ-2246 0,1-0,2
ЖЗ-2-АП Масло цилиндровое «52» или «КС-19» 58,52-69,75
Кремнийорганическая жидкость ПФМС-6 21,65-10,66
Хлопковое масло 11,0-10,64
Олеиновая кислота 8,79-9,02
Антиоксидант НГ-2246 0,04-0,03
284 Борный ангидрид 23-27 Горячая проточная вода (70±10 °C) и холодная проточная вода
Калий фтористый 33-37
Калий борфтористо-водородный 44-36
209 Борный ангидрид 33-37
Калий фтористый 40-44
Калий борфтористо-водородный 27-19
200 Борный ангидрид 70-62 Горячая проточная и нейтрализующие реактивы
Натрий тетраборнокислый (бура) 17-21
Кальций фтористый 13-17
34А Калий хлористый 56-44 Горячая проточная и нейтрализующие реактивы
Литий хлористый 29-35
Цинк хлористый 6-10
Натрий фтористый 9-11
Ф37ОА Калий хлористый 51-46
Литий хлористый 36-39
Натрий фтористый 4-5
Кадмий хлористый 9-10
16ВК Натрий хлористый 12
Калий хлористый 44
Литий хлористый 34
Эвтектика (алюминий фтористый — 54 %, калий фтористый — 46 %) 10
Глава 3. Припои и флюсы
121
Флюсы для пайки — влияние остатков флюса на изоляцию
и их коррозионное действие Таблица 3.14.
Марка Влияние остатков флюса на сопротивление изоляции Коррозионное действие остатков флюса
на медь на серебряное покрытие на оловянно- свинцовое покрытие на никелевое покрытие
ФКСп (ФКЭт), ФКДТ не влияют не оказывают
ЛТИ-120, ФГСп, ФСкСп снижают оказывают не оказывают
ФСкПс снижают оказывают не оказывают оказывают не оказывают
ФТС снижают оказывают слабое не оказывают
ФДГл снижают оказывают оказывают слабое не оказывают н/д’
ФДФс снижают оказывают не оказывают не оказывают оказывают
ФЦА снижают оказывают
ЖЗ-1-АП, ЖЗ-2-АП не*влияют не оказывают I I
При пайке медных жил, а также проводников заземления к броне
и свинцовой оболочке кабелей используют паяльную пасту (мае. част.):
канифоль — 10, жир животный — 3, аммоний хлористый — 2, цинк
хлористый — 1, вода или этиловый спирт (ректификат) — 1. В качестве
флюса также часто, используется паяльная паста: канифоль — 2,5 %,
сало — 5 %, цинк хлористый — 20 %, аммоний хлористый — 2 %, вазелин
технический — 65,5 %, вода дистиллированная — 5 %.
Параметры флюсов для пайки и сварки алюминия приведены в
табл. 3.15.
Флюсы для пайки и сварки алюминия Таблица 3.15
Марка Состав, % Температура плавления, °C Применение
Калий хлористый Натрий хлористый Литий хлористый Натрий фтористый Криолит марки К-1 Магний хлористый
ВАМИ 50-55 30-35 - - 10-20 - 630 Для оконцевания жил проводов и кабелей
АФ-4А 50 . 28 14 8 - - » 600 Только для соединения жил кабелей в муфтах
ХП 50 - 30 - - 20 - -
ГЛАВА 4
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ
4.1. Действие электрического тока
на человека
Последствия электрического удара
В зависимости от условий, при которых человек подвергается дей-
ствию электрического тока, последствия этого действия могут быть
различны. Но всегда нужно ожидать его действия на нервную систему,
которое наиболее опасно. Как известно, работа сердца регулируется
нервными импульсами, исходящими от нервной системы, под действием
которых происходит его сокращение в определенном ритме. Дыхание
также управляется нервной системой.
Внимание.
Действие электрического тока нарушает воздействия нервной
системы но работу сердца и дыхания, что может привести к бес-
порядочному сокращению мышц сердца, называемому фибрилляцией,
что равносильно его остановке, и к остановке дыхания, что ведет к
смерти.
Воздействия тока на нервную систему выражаются в виде электриче-
ского удара и шока. Электрический удар в зависимости от последствий
можно условно разделить на пять степеней:
♦ степень 1 — едва ощутимое сокращение мышц;
♦ степень 2 — судорожное сокращение мышц с сильными болями,
без потери сознания, при этом могут быть механические травмы
под действием сокращения мышц;
♦ степень 3 — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но
с сохранившимися работой сердца и дыхания;
♦ степень 4 — потеря сознания с нарушением работы сердца и дыха-
ния;
♦ степень 5 — клиническая смерть, когда человек не дышит, у него не
работает сердце и отсутствуют другие признаки жизни.
Глава 4. Электробезопасность
123
0 Внимание.
При своевременной помощи человека можно вернуть к жизни.
Электрический шок имеет фазы возбуждения и торможения. Фаза
возбуждения характеризуется сохранением активности и работоспособ-
ности, но потом она переходит в фазу торможения, которая характери-
зуется понижением давления, учащением пульса, ослаблением дыхания,
возникает угнетенное состояние, потом клиническая смерть, которая без
оказания помощи может перейти в биологическую. Возможны и другие
воздействия тока на человека.
Воздействие тока на человека
Тепловое воздействие характеризуется различными ожогами, хими-
ческое воздействие сопровождается электролизом крови и других рас-
творов в организме, нарушением их химического состава и функций в
организме. Механическое воздействие приводит к различным травмам
частей тела под действием непроизвольного сокращения мышц.
Внимание.
Основное значение при действии на человека имеет сила проходящего
через его тело тока, но влияет и род тока, его частота, путь тока
через тело человека, продолжительность действия тока и индивиду-
альные особенности пострадавшего.
Различные значения силы тока частотой 50 Гц действуют следующим
образом:
♦ ток 5-10 мА — боль в мышцах, судорожные их сокращения, руки с
трудом можно оторвать от электродов;
♦ ток 10-20 мА — боли, руки невозможно оторвать от электродов;
♦ ток 25-50 мА — боль в руках и груди, дыхание затруднено, возмо-
жен паралич дыхания и потеря сознания;
♦ ток 50-80 мА — при длительном действии возможна клиническая
смерть;
♦ ток 100 мА и более — при длительности более 3 с возможна клини-
ческая смерть.
Первая помощь постадавщему
от удара электрическим током
Оказывающий помощь должен знать признаки нарушения жизнедея-“
тельности человека и уметь оказывать первую помощь пострадавшему.
124
Электротехнический справочник
Первая помощь пострадавшему от тока заключается:
♦ в освобождении его от действия электрического тока;
♦ в определении степени поражения;
♦ в проведении последовательности мероприятий по спасению по-
страдавшего, поддержанию его жизненных функций;
♦ в вызове медицинского работника или доставке пострадавшего в
лечебное учреждение.
Освобождение пострадавшего от действия электрического тока может
быть осуществлено или отключением тока, или отделением пострадав-
шего от токоведущих частей, или отделением пострадавшего от земли.
Отключение тока может быть произведено: ближайшим выключателем;
снятием предохранителей; рассоединением штепсельного разъема; пере-
рубанием или перекусыванием инструментом проводов с учетом имею-
щегося в них напряжения.
Если пострадавший находится на высоте, то нужно принять меры про-
тив его падения при выключении тока. При искусственном освещении
нужно быть готовым к отсутствию освещения при выключении тока.
Отделение пострадавшего от токоведущих частей можно производить
отбрасыванием провода от пострадавшего или оттаскиванием постра-
давшего от провода.
Отбрасывание провода можно производить любым предметом из
непроводящего материала, рукой в диэлектрической перчатке или обмо-
танной тканью.
Оттаскивание пострадавшего можно производить за его сухую
одежду, а если нет такой возможности, то освобождающий оттягивает
пострадавшего руками, защищенными от электрического тока.
Отделить пострадавшего от земли можно, оттянув его ноги изолирован-
ным предметом или одеждой и положив под ноги изолирующий предмет.
Степень поражения и последовательность мероприятий по спасению
пострадавшего определяют по состоянию сознания, цвету кожи и губ,
характеру дыхания и пульса.
Варианты оказания помощи пострадавшему
Случай 1. У пострадавшего отсутствуют дыхание и пульс, то немед-
ленно нужно приступить к его оживлению путем искусственного дыха-
ния и наружного массажа сердца.
Случай 2. Пострадавший дышит редко и судорожно, но у него про-
щупывается пульс — начать делать искусственное дыхание.
Случай 3. Пострадавший в сознании сустойчивым дыханием и пульсом —
нужно его уложить на одежду или другую подстилку, расстегнуть одежду,
Глава 4. Электробезопасность
125
стесняющую дыхание, дать приток свежего воздуха, согреть при охлаж-
дении и дать прохладу в жару.
Случай 4. Пострадавший находится в бессознательном состоянии
при наличии дыхания и пульса — наблюдать за его дыханием; в случае
нарушения дыхания при западении языка выдвинуть нижнюю челюсть
вперед и поддерживать ее в таком состоянии до прекращения западения
языка.
Внимание.
Нельзя давать пострадавшему двигаться даже при нормальном
состоянии.
Искусственное дыхание
Наиболее эффективным способом искусственного дыхания является
способ «Изо рта в рот» или «изо рта в нос».
При проведении искусственного дыхания нужно уложить пострадав-
шего на спину, расстегнуть стесняющую дыхание одежду, восстановить
проходимость верхних дыхательных путей, которые могут быть закрыты
запавшим языком, для чего:
♦ встать на колени сбоку от пострадавшего;
♦ одну руку положить под шею пострадавшему;
♦ ладонью другой руки нажимать на его лоб, запрокидывая голову,
при этом корень языка поднимается и рот открывается, освобож-
дая путь проходу воздуха;
♦ после этого под шею пострадавшему можно подложить валик из
одежды или другой предмет;
♦ наклониться к лицу пострадавшего;
♦ сделать глубокий вдох открытым ртом;
♦ охватить губами рот пострадавшего, закрыв его нос своей щекой
или двумя пальцами руки, находящейся на его лбу, сделать выдох,
вдувая воздух в его рот;
♦ при поднятии грудной клетки пострадавшего, что говорит о входе
воздуха, отвернуть лицо для вдоха, при этом интервал между ис-
кусственными вдохами должен составлять 5 с.
0 Совет.
Если при вдувании воздуха грудная клетка не поднимается, что гово-
рит о препятствии для входа воздуха, необходимо выдвинуть впе-
ред нижнюю челюсть пострадавшего. Для этого пальцами обеих рук
захватывается нижняя челюсть сзади за углы, большие пальцы упи-
раются в край челюсти ниже рта, челюсть выдвигается вперед так,
чтобы нижние зубы были впереди верхних.
г
126
Электротехнический справочник
Показателем эффективности искусственного дыхания, кроме подъ-
ема грудной клетки, является Порозовение кожных покровов, появление
сознания и дыхания у пострадавшего.
Искусственное дыхание «изо рта в нос» производится при невозмож-
ности открыть его рот при стиснутых зубах.
Наружный массаж сердца
Наружный массаж сердца делается при проведении искусственного
дыхания при отсутствии пульса, бледности кожных покровов.
После подготовительных мероприятий, рассмотренных выше, произ-
водится следущее:
♦ делается два вдувания воздуха по одному из указанных выше спо-
собов;
♦ потом оказывающий помощь приподнимается, кладет ладонь
одной руки на нижнюю половину грудины, приподняв пальцы;
♦ ладонь второй руки кладет на первую и надавливает на руки, по-
могая весом своего тела.
5
Внимание.
При наружном массаже сердца руки должны быть выпрямлены.
Надавливание должно производиться быстрыми толчками, так
чтобы грудина смещалось на 4-5 см.
Продолжительность надавливания и интервал между надавливаниями
по 0,5 с, количество надавливаний должно составлять 12-15 на каждые
два вдувания.
Совет.
Если помощь оказывают два человека, то вдувания и надавливания
рекомендуется производить попеременно, при этом на одно вдува-
ние можно производить 5 надавливаний в том же темпе.
После восстановления сердечной деятельности массаж сердца прекра-
щается, при слабом дыхании продолжается проведение искусственного
дыхания до восстановления полноценного дыхания.
Q
Примечание.
При неэффективности мероприятий по оживлению они прекраща-
ются через 30 мин.
Глава 4. Электробезопасность
127
4.2. Заземление
Помехи
Для чего нужно заземление? Например, компьютер без него вполне
работоспособен и, как правило, с успехом выполняет возложенные на
него пользователем задачи. Но есть ряд небольших нюансов (рис. 4.1).
В большинстве блоков питания компьютеров на входе стоит элемен-
тарный фильтр, состоящий из двух конденсаторов. Его задача сводится
к тому, чтобы не пропустить высокочастотную составляющую. Фильтр
может быть и более продвинутым, включающим в себя катушки индук-
тивности (зависит от «серьезности» производителя БП), но, в большин-
стве случаев, это фильтр, показанный на рис. 4.1.
В результате, в зависимости от
емкости конденсаторов, мы полу-
чаем на корпусе компьютера потен-
циал порядка 100 В относительно
фазного (L) и нулевого (N) прово-
дов. Иначе говоря, при определен-
ных условиях при прикосновении
к корпусу компьютера можно полу-
Корпус компьютера
Рис. 4.1. Блок питания компьютера
чить удар электрическим током.
в
Внимание.
В помещениях, где разводка сети выполнена по трехфазной схеме,
ситуация гораздо хуже: разность потенциалов между корпусами ком-
пьютеров, сидящих на разных фазах, пойдет уже на сотни вольт. В
результате при объединении компьютеров, к примеру, в сеть прак-
тически гарантированно получаем повреждение аппаратного обе-
спечения.
Защита от электромагнитного излучения
Речь идет об излучении, которое оказывает вредное влияние на орга-
низм человека. Фирмы-производители постоянно борются за снижение
электромагнитного излучения. Приходится им бороться — постоянно
ужесточаются стандарты и требования. В общем, частоты растут, а уровень
излучения должен снижаться. Так вот, все эти мероприятия практически
сводятся к нулю в результате неправильного подключения аппаратуры.
Заземление позволяет следующее.
♦ Уменьшить электромагнитное излучение высокой частоты.
♦ Уменьшить выброс помех в электрическую сеть.
128
Электротехнический справочник
♦ Уменьшить влияние внешних помех на аппаратуру.
♦ Обеспечить нормальную работу аппаратуры в составе сети.
♦ Исключить поражение человека емкостным током.
Разновидности систем заземления
Классификация типов систем заземления приводится в качестве основ-
ной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2
рассматривает следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, ТТ,
IT (рис. 4.2-4.6).
В системе TN-C трансформаторная подстанция имеет непосредствен-
ную связь нейтрали трансформатора с землей (глухозаземленная ней-
траль). Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют
непосредственную связь с заземляющим устройством трансформаторной
подстанции. Для обеспечения этой связи применяется совмещенный
нулевой защитный и рабочий проводник (PEN).
В системе TN-S трансформаторная подстанция имеет непосредствен-
ную связь токоведущих частей с землей. Все открытые проводящие части
электроустановки здания имеют непосредственную связь с заземляющим
устройством трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой
связи применяется отдельный нулевой защитный проводник (РЕ).
В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосред-
ственную связь токоведущих частей с землей. Все открытые проводящие
части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой
Рис. 4.2. Система TN-C
Рис. 4.3. Система TN-S
Глава 4. Электробезопасность
129
Рис. 4.4. Система TN-C-S
Рис. 4.5. Система ТТ
Рис. 4.6. Система IT
заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи
на участке трансформаторная подстанция — электроустановки здания
применяется совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник
(PEN), в остальной части электрической цепи — отдельный нулевой
защитный проводник (РЕ).
В системе ТТ трансформаторная подстанция имеет непосредствен-
ную связь токоведущих частей с землей. Все открытые проводящие части
электроустановки здания имеют непосредственную связь с землей через
заземлитель, электрически независимый от заземлителя нейтрали транс-
форматорной подстанции.
Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и
сооружений специального назначения и поэтому далее не рассматрива-
ется.
130
Электротехнический справочник
Обозначения системы заземления
Первая буква в обозначении системы заземления определяет харак-
тер заземления источника питания:
Т — непосредственное соединение нейтрали источника питания с
землей;
I — все токоведущие части изолированы от земли.
Вторая буква определяет характер заземления открытых проводя-
щих частей электроустановки здания:
Т — непосредственная связь открытых проводящих частей электроу-
становки здания с землей, независимо от характера связи источ-
ника питания с землей;
N — непосредственная связь открытых проводящих частей электро-
установки здания с точкой заземления источника питания.
Буквы, следующие через черточку за N, определяют характер этой
связи — функциональный способ устройства нулевого защитного и
нулевого рабочего проводников:
S — функции нулевого защитного РЕ и нулевого рабочего N прово-
дников обеспечиваются раздельными проводниками;
С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников
обеспечиваются одним общим проводником PEN.
Системы заземления, применяющиеся в России
В России до недавнего времени применялась система, подобная TN-C
(рис. 4.2). В ней открытые проводящие части электроустановки (кор-
пуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтра-
лью трансформаторной подстанции совмещенным нулевым защитным и
рабочим проводником PEN, т. е. «занулены». Эта система относительно
простая и дешевая.
Внимание.
Эта система не обеспечивает необходимый уровень электробезопас-
ности. При использовании существующих питающих электрических
сетей могут быть легко реализованы три системы: TN-C, TN-C-S и ТТ.
Нулевой проводник одной и той же воздушной линии (ВЛ, кабель-
ная линия — КЛ) в зависимости от типа системы заземления может
выполнять разные функции. Для электроустановок с типом системы
заземления TN-C и TN-C-S нулевой проводник является совмещенным
нулевым защитным и рабочим проводником, для электроустановки с
системой ТТ — только нулевым рабочим проводником. Иными сло-
вами, в зависимости от типа системы заземления один и тот же нулевой
проводник ВЛ (КЛ) может выполнять функции как совмещенного нуле-
Глава 4. Электробезопасность
131
вого защитного и рабочего проводника, так и только нулевого рабочего
проводника.
Точка разделения PEN-проводника в системе TN-C-S на нулевой
защитный и нулевой рабочий проводники может быть выполнена на
вводе в здание. В соответствии с ГОСТ Р 50571.3 и ГОСТ Р 50571.10
запрещается объединять нулевой защитный и нулевой рабочий прово-
дники после разделения PEN-проводника на вводе в здание. Стандарты
также предъявляют следующие требования к PEN-проводнику:
♦ во-первых, его сечение должно быть не менее 10 мм2 по меди или
16 мм2 по алюминию;
♦ во-вторых, часть электроустановки с PEN-проводником не должна
быть защищена устройствами защитного отключения (УЗО), реа-
гирующими на дифференциальные токи.
Зануление
Ранее во всем мире — от Америки до Австралии — применялась
система защиты, основанная на соединении нетоковедущих проводя-
щих частей (корпусов) оборудования с землей и заземленной нейтралью
источника. Традиционно эта система называлась:
♦ «зануление» в России;
♦ «Nullung» в Германии и Австрии;
♦ РМЕ (protective multiple earthing) в Англии;
♦ MEN (multiple earthed neutral) в Австралии и т. д.
Ее защитное действие основано на принципе достижения за счет мно-
гократного заземления и соединения нетоковедущих частей с нейтралью
источника «нулевого» потенциала на корпусе, т. е. равного потенциалу
земли. Зануление, несмотря на ряд недостатков, долгие годы служило и
продолжает служить основным электрозащитным средством в миллио-
нах электроустановок во всем мире и, безусловно, спасло многие и мно-
гие человеческие жизни.
Системы TN-S и TN-C-S широко применяются в европейских странах —
Германии, Австрии, Франции и др. В системе TN-S все открытые про-
водящие части электроустановки здания соединены отдельным нулевым
защитным проводником РЕ непосредственно с заземляющим устрой-
ством источника питания.
При монтаже электроустановок правила предписывают применять для
защитного проводника (РЕ) провод в желто-зеленой полосатой изоляции.
В системе TN-C-S во вводно-распределительном устройстве электро-
установки совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий прово-
дник PEN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N про-
водники.
132
Электротехнический справочник
Нулевой защитный проводник РЕ соединен со всеми открытыми про-
водящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как
нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.
В электроустановках с системами заземления TN-S и TN-C-S электро-
безопасность потребителя обеспечивается не собственно системами,
а устройствами защитного отключения (УЗО), действующими более
эффективно в комплексе с этими системами заземления и системой урав-
нивания потенциалов.
0 Внимание.
Собственно сами системы заземления — без УЗО, не обеспечивают
необходимой безопасности.
Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора и при
отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется
лишь устройствами защиты от сверхтоков — автоматическими выключа-
телями или плавкими вставками.
Система уравнивания потенциалов
Правила выполнения системы уравнивания потенциалов определены
стандартом МЭК 364-4-41 и пп. 1.7.82, 1.7.83, 7.1.87,7.1.88 ПУЭ 7-го изда-
ния. Эти правила предусматривают подсоединение всех подлежащих
заземлению проводников к общей шине (рис. 4.7).
Рис. 4.7. Система уравнивания потенциалов
Глава 4. Электробезопасность
133
арматура фундамента заземляющая трубы водопровода, молниезащиты
здания
канализации, газа
Рис. 4.8. Система уравнивания потенциалов в жилом доме
Такое решение позволяет избежать протекания различных непредсказуе-
мых циркулирующих токов в системе заземления, вызывающих возникнове-
ние разности потенциалов на отдельных элементах электроустановки.
На рис. 4.8 приведен пример выполнения системы уравнивания
потенциалов в электроустановке жилого дома. На вводе в здание должна
быть выполнена система уравнивания потенциалов путем объединения
следующих проводящих частей:
♦ основной (магистральный) защитный проводник;
♦ основной (магистральный) заземляющий проводник или основной
заземляющий зажим;
♦ стальные трубы коммуникаций зданий и между зданиями; метал-
лические части строительных конструкций, молниезащиты, систе-
мы центрального отопления, вентиляции и кондиционирования.
Такие проводящие части должны быть соединены между собой на
вводе в здание. -
134
Электротехнический справочник
Совет.
Рекомендуется по ходу передачи электроэнергии повторно вы-
полнять дополнительные системы уравнивания потенциалов.
К дополнительной системе уравнивания потенциалов должны быть
подключены все доступные прикосновению открытые проводящие части
стационарных электроустановок, сторонние проводящие части и нуле-
вые защитные проводники всего электрооборудования (в том числе
штепсельных розеток).
Для ванных и душевых помещений дополнительная система уравни-
вания потенциалов является обязательной и должна предусматривать, в
том числе, подключение сторонних проводящих частей, выходящих за
пределы помещений. Если отсутствует электрооборудование с подклю-
ченными к системе уравнивания потенциалов нулевыми защитными
проводниками, то систему уравнивания потенциалов следует подклю-
чить к РЕ шине (зажиму) на вводе.
Нагревательные элементы, замоноличенные в пол, должны быть
покрыты заземленной металлической сеткой или заземленной металли-
ческой оболочкой, подсоединенными к системе уравнивания потенциа-
лов. В качестве дополнительной защиты для нагревательных элементов
рекомендуется использовать УЗО на ток 30 мА. Для уравнивания потен-
циалов могут быть использованы специально предусмотренные прово-
дники либо открытые и сторонние проводящие части.
4.3. Молниезащита
Внешняя система молниезащиты
Задача внешней системы молниезащиты — на долю секунды раньше
непосредственного контакта уловить разряд молнии и отправить его по
токоотводам на заземление.
Система внешней молниезащиты, организованная по принципу молние-
приемной сетки, проектируется индивидуально под каждый конкретный
дом. Материал кровельного покрытия, угол наклона кровли, размеры слухо-
вых окон, размеры мансардных окон, наличие антенн, материал водосточных
систем, способ их монтажа, количество труб и их размеры — все это и многое
другое имеет значение при проектирование подобной системы (рис. 4.9).
В зависимости от материала кровли и пожеланий заказчика молние-
приемная часть может быть выполнена из следующих материалов:
♦ оцинкованная сталь;
♦ алюминий;
♦ медь;
♦ нержавеющая сталь.
Глава 4. Электробезопасность
135
Рис. 4.9. Элементы внешней молниезащиты:
1 — громоотвод; 2 — держатель проволоки на коньке; 3 — крышные держатели для кабеля;
4 — держатели проволоки; 5 — держатели стержня; 6 — клеммы водосточного желоба;
7 — клеммы для быстрого соединения Vario; 8 — крестовой соединитель; 9 — клеммы;
10—фальц-клеммы; 11 — хомуты для водосточного желоба: 12 — соединительные
и перемыкающие элементы; 13 — вводные штыри заземления; 14 — контрольные соединения;
15 — контур заземления; 16 — контрольные дверцы; 17—хомуты для водосточной трубы
На кровле все закрепляется с помощью специального крепежа, раз-
ного для каждого типа кровельного покрытия, как по материалу изготов-
ления, так и по способу его монтажа.
Это позволяет создать современную комплексную систему, отвечаю-
щую самым жестким требованиям по безопасности и эстетики внешнего
вида, учитывая все особенности вашего дома.
Элементы внешней молниезащиты
К элементам внешней молниезащиты относятся:
♦ громоотводы;
♦ кабельный ввод через крышу;
♦ крышные держатели для кабеля;
♦ кабельные кронштейны;
♦ держатели стержня;
♦ клеммы;
♦ клеммы для быстрого соединения Vario;
136
Электротехнический справочник
♦ крестовой соединитель;
♦ клеммы;
♦ фальц-клеммы;
♦ хомуты для водосточного желоба;
♦ соединительные и перемыкающие элементы;
♦ вводные штыри заземления;
♦ контрольные соединения;
♦ контрольные дверцы;
♦ хомуты для водосточной трубы.
Некоторые из этих элементов показаны на рис. 4.10.
Внутренняя система молниезащиты
Рассмотрим частный дом (рис. 4.11). Внутренняя система состоит из
шины выравнивания потенциалов, которая объединяет все протяжен-
ные металлоконструкции дома, и разрядников.
Рис, 4.10, Отдельные элементы внешней молниезащиты:
а—молниеприемный стержень; б—круглый проводник; в — кровельный держатель проводника;
г — кровельный держатель проводника: д—универсальный соединитель быстрого монтажа;
е—клемма-держатель на желобе водостока; ж—держатель проводника;з — хомут-держатель
на трубе водостока; и — клеммный соединитель; к—промежуточный соединитель
Глава 4. Электробезопасность
137
Рис, 4.11. Внутренняя система молниезащиты частного дома:
1-2—устройства молниезащиты Lightning-Controllers и грозоразрядники; 3-6 — системы защиты
электросетей; 7-10 — системы защиты информационных и связных сетей
Задача разрядников заключается в нейтрализации импульса перена-
пряжения, попадающего в ваш дом по линиям электропередач или систе-
мам коммуникаций. Таким образом, осуществляется защита всех элек-
троприборов в доме и всей электропроводки от любого вида импульс-
ного перенапряжения.
Элементы внутренней молниезащиты
К системам защиты от перенапряжения относятся:
♦ устройства молниезащиты Lightning-Controllers;
♦ грозоразрядники (В);
♦ системы слежения за работой;
♦ катушки (индуктивности); .
♦ системные решения;
♦ ограничители напряжения (С);
138
Электротехнический справочник
♦ фотореле;
♦ устройство контроля изоляции и ограничителей ISOLAB;
♦ устройство регистрации тока пробоя Peak Current System;
♦ ограничители напряжения (D);
♦ устройства защиты линий передачи данных;
♦ устройства грозозащиты;
♦ защитные клеммы;
♦ устройства отвода с искровым промежутком Рагех;
♦ защитные искровые грозоразрядники.
Рис. 4.12. Отдельные элементы внутренней молниезащиты:
а — грозоразрядник (категория В); б—грозоразрядник (категория В+С);
в — ограничитель перенапряжения (категория С)
Рис. 4.13. Внутренняя система молниезащиты общественного здания:
1-2 —устройства молниезащиты Lightning-Controllers и грозоразрядники;
3-6 — системы защиты электросетей;
7-9 — системы защиты информационных и связных сетей
Глава 4. Электробезопасность
139
К системам выравнивания потенциалов относятся:
♦ шины для выравнивания потенциалов;
♦ заземляющие полосы;
♦ зажимы заземления (хомуты);
♦ клеммы; ♦
♦ зажимы заземляющих клемм;
♦ держатель плоского проводника.
Н екоторые из этих элементов показаны на рис. 4.12. Внутренняя
система молниезащиты общественного здания показана на рис. 4.13.
Заземление молниезащиты и электроустановок
Заземление, во всех возможных случаях, выполняется в виде зам-
кнутого кольцевого контура по периметру здания на глубине 0,5 метра.
Материал выполнения — оцинкованная сталь (метод горячего цинкова-
ния). Все соединения в земле выполняются с помощью специального кре-
пежа из оцинкованной стали и изолируются антикоррозионным бинтом.
Такое заземление дает ряд преимуществ.
Во-первых, замкнутый контур на глубине 0,5 метра значительно сни-
жает риск поражения человека в результате возникновения шагового
напряжения.
Во-вторых, токоотводы молниезащиты, спущенные на общий контур,
имеют одинаковое сопротивление заземления, что обеспечивает равно-
мерное деление тока молнии между токоотводами.
В-третьих, большое количество проводника в земле обеспечивает
низкое сопротивление заземления, что, помимо очевидных плюсов для
успешной работы системы молниезащиты, позволяет, в большинстве
случаев, использовать контур для повторного заземления электроуста-
новки.
В-четвертых, выполнение контура из антикоррозионных материалов
с применением безсварных изолированных соединений позволяет обе-
спечить долговечность такой важной для безопасности дома системы,
как заземление.
Заземление может быть выполнено из меди или нержавеющей стали.
Также система может комплектоваться заземленными вводами или реви-
зионными лючками для приборного обследования состояния заземления.
140
Электротехнический справочник
4.4. Устройства защитного отключения
Назначение
По своей сути УЗО является быстродействующим защитным выклю-
чателем, автоматически отключающим контролируемую электроуста-
новку от сети при возникновении однофазной или трехфазной несимме-
тричной утечки на землю.
Утечка может быть вызвана прикосновением человека к токоведу-
щим частям напрямую или через поврежденную изоляцию, контактом
токопроводящих элементов друг с другом, при нарушении изолирующего
слоя, например вследствие возгорания.
Внимание.
Из всех известных электрозащитных средств УЗО является един-
ственным устройством, обеспечивающим защиту человека от
поражения электрическим током в случае прямого прикосновения к
токоведущим частям.
Принцип ограничения времени воздействия тока
В основе действия защитного отключения УЗО лежит принцип огра-
ничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протека-
ния тока через тело человека при прикосновении его к элементам элек-
троустановки, находящимся под напряжением.
Другим не менее важным свойством УЗО является его способность
осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объ-
ектах вследствие неисправности электрооборудования.
Известно, что более трети всех пожаров случается именно в резуль-
тате нагрева проводников токами короткого замыкания. Короткие замы-
кания, как правило, происходят из-за дефектов изоляции, замыканий на
землю, утечек тока на землю.
Реагируя на ток утечки, УЗО заблаговременно, до развития утечки в
короткое замыкание, отключает электроустановку от источника питания,
предупреждая тем самым недопустимый нагрев проводников и после-
дующее возгорание электроустановки.
Функционально УЗО можно определить как быстродействующий
защитный выключатель, реагирующий на разницу токов (дифференци-
альный ток) в проводниках, подводящих электроэнергию к защищае-
мой электроустановке. Принцип действия УЗО дифференциального
типа основан на применении электромагнитного векторного сумматора
токов — дифференциального трансформатора тока.
Глава 4. Электробезопасность
141
Рис, 4.14, Основные блоки УЗО:
1 — дифференциальный трансформатор тока; 2 — пороговый элемент;
3 — исполнительный механизм; 4 — цепь тестирования; 5 — силовые контакты
Сравнение текущих значений двух и более (в четырехполюсных
УЗО — четырех) токов по амплитуде и фазе наиболее эффективно, то
есть с минимальной погрешностью, осуществляется электромагнит-
ным путем — с помощью дифференциального трансформатора тока
(рис. 4.14).
Суммарный магнитный поток в сердечнике — ФЕ, пропорциональный
разности токов в проводниках, являющихся первичными обмотками
трансформатора iL и zN, наводит во вторичной обмотке трансформатора
тока соответствующую ЭДС, под действием которой в цепи вторичной
обмотки протекает ток /д также пропорциональный разности первичных
токов.
К магнитному сердечнику трансформатора тока электромеханиче-
ского УЗО предъявляют чрезвычайно высокие требования по качеству:
высокую чувствительность, линейность характеристики намагничива-
ния, температурную и временную стабильность и т. д. По этой причине
для изготовления сердечников трансформаторов тока, применяемых в
производстве УЗО, используют специальное высококачественное аморф-
ное (некристаллическое) железо.
Устройство УЗО
Основные блоки УЗО представлены на структурной схеме (рис. 4.14).
Функциональным важнейшим блоком УЗО является дифференциаль-
ный трансформатор тока 1, В абсолютном большинстве УЗО, произво-
димых и эксплуатируемых в настоящее время во всем мире, в качестве
датчика дифференциального тока используют именно трансформатор
тока. Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполнен, как правило,
на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или
электронных компонентах.
142
Электротехнический справочник
Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную
группу с механизмом привода. В нормальном режиме, при отсутствии
дифференциального тока — тока утечки, в силовой цепи по проводни-
кам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1,
протекает рабочий ток нагрузки.
Принцип действия УЗО
Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют
встречно включенные первичные обмотки дифференциального транс-
форматора тока.
Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как 1Р
а от нагрузки — как /2, то можно записать равенство
= 12.
Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном
сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направ-
ленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. Результирующий магнитный поток
равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформа-
тора также равен нулю.
Пусковой орган находится в этом случае в состоянии покоя. При при-
косновении человека к открытым токопроводящим частям или корпусу
электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному
проводнику через УЗО кроме тока нагрузки протекает дополнительный
ток — ток утечки Jym, являющийся для трансформатора тока дифферен-
циальным (разностным) — /D. В данном случае 1ут = 1А.
Неравенство токов в первичных обмотках (Z7 + /д) в фазном прово-
днике и /2, равный /р в нулевом рабочем проводнике вызывают дисба-
ланс магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной
обмотке трансформированного дифференциального тока.
Принцип действия УЗО поясняет схема, представленная на рис. 4.15.
Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пуско-
вого органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный
механизм 3.
Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного при-
вода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает
электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка
обесточивается.
Для осуществления периодического контроля исправности (работо-
способности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии
кнопки «Тест» искусственно создается цепь протекания отключающего
дифференциального тока. Срабатывание УЗО в этом случае означает, что
устройство в целом исправно.
Глава 4. Электробезопасность
143
Рис. 4.15. Принцип действия УЗО:
1 — дифференциальный трансформатор тока; 2 — пороговый элемент;
3 — исполнительный механизм; 4 — цепь тестирования
Техническая документация
Согласно действующим государственным стандартам УЗО должно
иметь обязательно два сертификата:
♦ сертификат соответствия;
♦ сертификат пожарной безопасности.
К УЗО должна прилагаться соответствующая техническая документа-
ция, в которой содержатся сведения о технических параметрах устрой-
ства, наиболее важные:
♦ номинальный рабочий ток — In (обычно это значения 16, 25,40 А);
♦ номинальный дифференциальный отключающий ток — In (10, 30
или 100 мА);
♦ стойкость к токам короткого замыкания — Inc;
♦ параметр, определяющий качество устройства, он должен быть не
менее 6000 или 10 000 А, ведь другие просто небезопасно приме-
нять;
♦ быстродействие — Тп (20-30 мс);
♦ гарантийный срок службы (серьезные фирмы дают гарантию не
менее чем на 5 лет) и др.
144
Электротехнический справочник
Область применения УЗО
УЗО применяют для комплектации вводно-распределительных
устройств, распределительных щитов, групповых щитков (квартирных и
этажных), а также для защиты отдельных потребителей электроэнергии.
Область применения УЗО достаточно широка — это электроуста-
новки:
♦ общественных зданий;
♦ жилых зданий, индивидуальных и многоквартирных;
♦ административных зданий;
♦ производственных помещений, мастерских;
♦ промышленных предприятий.
В
Внимание.
Исключение составляют электроустановки, не допускающие по
технологическим причинам перерыва в электроснабжении. В таких
установках для защиты людей от поражения электрическим током
должны применяться другие электрозащитные меры— контроль
изоляции, разделительные трансформаторы и пр.
Применение УЗО в различных системах сетей
Применение УЗО в современных электроустановках с системами
заземления — TN-C, TN-S, TN-C-S, ТТ, IT — имеет свои особенности.
На рис. 4.16-4.20 приведены примеры включения УЗО в различных
системах сетей. На рис. 4.16 показан пример применения УЗО в электро-
установке системы TN-S. Режим TN-S, по мнению специалистов, обеспе-
чивает лучшие условия электробезопасности при эксплуатации электро-
установок и наиболее благоприятен для успешного функционирования
УЗО.
В системе ТТ все открытые проводящие части электроустановки при-
соединены к заземлению, электрически независимому от заземлителя
нейтрали источника питания.
До настоящего времени ПУЭ запрещали применение системы ТТ в
электроустановках зданий.
Стандарт (ПУЭ, 7-е изд., п. 7.1.84) предписывает применение системы
ТТ как основной в случае подключения указанных электроустановок к
вводно-распределительным устройствам соседнего (капитального) зда-
ния.
В ПУЭ, п. 413.1.4, указано, что в системе ТТ устройства защиты от
сверхтока могут использоваться для защиты от косвенного прикосно-
вения только в электроустановках, имеющих заземляющие устройства
с очень малым сопротивлением. При этом гарантированное отключе-
Глава 4. Электробезопасность
145
Рис. 4.16. Применение УЗО в системе TN-S:
1 — заземление источника питания (на подстанции); 2 — защитное заземление электроустановки
здания (во вводном щите); 3 — открытые проводящие части
Рис. 4.17. Применение УЗО в системе ТТ:
1 —заземление источника питания; 2 —защитное заземление
электроустановки здания; 3 — открытые проводящие части
ние питания электроустановки должно производиться при появлении
на. открытых проводящих частях электроустановки напряжения не
более 50 В. На рис. 4.17 показано применение УЗО в электроустановке
системы ТТ.
146
Электротехнический справочник
В реальных условиях осуществить автоматическое отключение пита-
ния электроустановки системы ТТ с помощью автоматических выклю-
чателей по ряду причин (необходимость обеспечить большую кратность
тока короткого замыкания, низкое сопротивление заземляющего устрой-
ства и др.) весьма проблематично.
Эффективное решение проблемы автоматического отключения пита-
ния дает применение чувствительных УЗО.
В ПУЭ, п. 1.7.59, содержится требование обязательно применять УЗО
для обеспечения условий электробезопасности в системе ТТ. При этом
значение уставки (номинального отключающего дифференциального
тока) должно быть меньше значения тока замыкания на заземленные
открытые проводящие части при напряжении на них 50 В относительно
зоны нулевого потенциала.
Это означает, что в электроустановках индивидуальных жилых домов,
коттеджей, дачных (садовых) домов и других частных сооружений, где не
всегда есть возможность выполнить заземлитель с нормативными пара-
метрами, необходимо применять систему ТТ с обязательной установкой
УЗО. В этом случае требования к значению сопротивления заземлителя
значительно снижаются.
В системе IT значение тока замыкания на землю определяется состоя-
нием изоляции сети относительно земли. При хорошем состоянии изо-
ляции (высокое сопротивление относительно земли) ток замыкания на
землю очень мал. В случае прямого прикосновения человека к токоведу-
щим частям электроустановки величина тока, проходящего через тело
человека, также определяется сопротивлением изоляции и при сопро-
тивлении изоляции выше определенного значения не представляет опас-
ности для жизни.
Таким образом, уровень сопротивления изоляции является в сетях IT
фактором, определяющим как надежность, так и электробезопасность их
эксплуатации. Поскольку в сетях IT очень важно поддерживать сопро-
тивление изоляции на высоком уровне, постоянный автоматический
контроль изоляции обязателен для электрозащиты.
Применение УЗО в сетях IT регламентируется (ПУЭ, п. 1.7.58) следую-
щим образом:
«... В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосно-
вении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защит-
ное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены
УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более
30 мА».
В электроустановках системы IT устройства контроля изоляции
подают сигнал при первом замыкании на землю. Если до устранения пер-
Глава 4. Электробезопасность
147
Рис. 4.18. Применение УЗО в системе IT:
1 — защитное заземление электроустановки здания; 2 — открытые проводящие части
Рис. 4.19. Применение УЗО в системе TN-C-S:
1 —заземление источника питания;2—защитное заземление
электроустановки здания; 3 — открытые проводящие части
вого замыкания происходит второе замыкание на землю, то срабатывает
УЗО (рис. 4.18).
На рис. 4.19 показано применение УЗО в электроустановке зда-
ния системы TN-C-S. Здесь PEN-проводник разделяется на N- и
PE-проводники не для всей электроустановки здания, а только для ее
части. Первый электроприемник установлен в той части электроуста-
новки здания, в которой имеется PEN-проводник. Второй электропри-
148
Электротехнический справочник
емник используется в части электроустановки здания, где применяется
нулевой защитный проводник.
В стандарте (ПУЭ, примечания к п. 413.1.3.8) есть ограничения на при-
менение УЗО в качестве защитного аппарата в системе TN.
Ограничение 1.
В системе TN-C не должны применяться устройства защиты, реаги-
рующие на дифференциальный ток.
Ограничение 2.
Когда устройство защиты, реагирующее но дифференциаль-
ный ток, применяют для автоматического отключения в
системе TN-C-S, PEN-проводник не должен использоваться но
стороне ’ нагрузки. Присоединение защитного проводника х к
PEN-проводнику необходимо осуществлять но стороне источника
питания по отношению к устройству защиты, реагирующему на
дифференциальный ток.
При этом, согласно указанному стандарту, допустимо использовать
УЗО в тех частях электроустановки здания, где электрические цепи с
PEN-проводниками расположены до входных выводов УЗО.
В п. 1.7.80 ПУЭ 7-го издания имеется указание:
«Не допускается применять УЗО, реагирующее на дифференциальный
ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае
необходимости применения УЗО для защиты отдельных электроприем-
ников, получающих питание от системы TN-C, защитный РЕ-проводник
электроприемника должен быть подключен к PEN-проводнику цепи,
питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппа-
рата».
Это означает, что как исключение для. защиты отдельных электропри-
емников ПУЭ допускают применение УЗО в системе TN-C, при соблюде-
нии определенных условий — соединения открытых проводящих частей
электроприемников к PEN-проводнику со стороны источника питания
по отношению к УЗО. На рис. 4.20 показан пример применения УЗО в
электроустановке системы TN-C.
До настоящего времени большинство электроустановок в нашей
стране работает с системой заземления, подобной TN-C (без защитного
проводника РЕ).
Необходимо подробнее рассмотреть функционирование УЗО в таких
электроустановках. В такой электроустановке при пробое изоляции на
корпус электроприемника, в случае если этот корпус не заземлен (напри-
мер, холодильник или стиральная машина на изолирующем основа-
нии), УЗО, включенное в цепь питания электроприемника, не сработает,
Глава 4. Электробезопасность
149
Рис. 4.20. Применение УЗО в системе TN-C:
1 —заземление источника питания; 2—защитное заземление
электроустановки здания; 3 — открытые проводящие части
поскольку нет цепи протекания тока утечки — отсутствует разностный
(дифференциальный) ток.
При этом на корпусе электроприемника окажется опасный потенциал
относительно земли. В этом случае при прикосновении человека к кор-
пусу электроприемника и протекании через его тело на землю тока, пре-
вышающего номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО
(ток уставки), УЗО среагирует и отключит электроустановку от сети, в
результате жизнь человека будет спасена.
В рассмотренном случае это означает, что с момента нарушения изо-
ляции и возникновения на корпусе электроприемника электрического
потенциала до момента отключения дефектной цепи от сети существует
период потенциальной опасности поражения человека.
Из вышеизложенного следует, что в электроустановках с системой
заземления TN-C применение УЗО также оправдано, поскольку обеспе-
чивает эффективную защиту от электропоражения.
4.5. Токи короткого замыкания
Определение.
Коротким замыканием' (КЗ) называется соединение токоведущих
частей разных фаз или потенциалов между собой или на корпус обо-
рудования, соединенный с землей, в сетях электроснабжения или в
электроприемникох.
150
Электротехнический справочник
КЗ может произойти по разным причинам:
.♦ ухудшение сопротивления изоляции во влажной или химически
активной среде;
♦ при недопустимом перегреве изоляции;
♦ механические воздействия;
♦ ошибочные воздействия персонала при обслуживании и ремонте
ит. д.
Как видно из самого названия процесса, при КЗ путь тока укорачи-
вается, т. е. он идет, минуя сопротивление нагрузки, поэтому он может
увеличиться до недопустимых величин, если напряжение не отключится
под действием защиты.
Но напряжение может не отключиться и при наличии защиты, если
КЗ случилось в удаленной точке, и из-за большого сопротивления до места
КЗ ток недостаточен для срабатывания защиты. Но этот ток может быть
достаточным для загорания проводов, что может привести к пожару.
Отсюда возникает необходимость расчета тока короткого замыка-
ния — ТКЗ. Величина ТКЗ может меняться, если к сети электроснаб-
жения присоединяются другие электроприемники в более удаленных
местах. В таких случаях снова производится расчет ТКЗ в месте уста-
новки новых электроприемников.
ТКЗ производит также электродинамическое действие на аппараты
и проводники, когда их детали могут деформироваться под действием
механических сил, возникающих при больших токах.
Термическое действие ТКЗ заключается в перегреве аппаратов и про-
водов. Поэтому при выборе аппаратов их нужно проверять по условиям
КЗ, с тем чтобы они выдержали ТКЗ в месте их установки.
Как известно, наряду с сетями с глухозаземленной нейтралью суще-
ствуют сети с изолированной нейтралью. Рассмотрим характерные отли-
чия этих сетей при КЗ.
На практике в большинстве случаев происходят однофазные короткие
замыкания. В сетях с изолированной нейтралью при соединении одной
фазы с землей режим не является коротким замыканием и бесперебой-
ность электроснабжения не нарушается, но он должен быть отключен,
так как соответствует аварийному состоянию. При замыкании одной
фазы на землю в данной сети напряжения на двух других фазах повы-
шаются в 1,73 раза, а напряжение на нулевой точке становится равным
фазному напряжению относительно земли.
В сетях с глухозаземленной нейтралью при соединении провода с зем-
лей сгорает предохранитель или срабатывает автоматический выклю-
чатель, при этом электроснабжение нарушается, а при сгорании предо-
хранителя могут повредиться обмотки двигателей при работе на двух
фазах.
Глава 4. Электробезопасность
151
4.6. Средства индивидуальной защиты
Переносные заземления
Переносные зазем-
ления ПЗУ-1 (рис. 4.21)
предназначены для
защиты работающих на
отключенных участках
воздушных линий на слу-
чай ошибочной подачи
напряжения на этот уча-
сток или появления на
нем наведенного напря-
жения. В стандартном
исполнении перенос-
ные заземления ПЗУ-1
поставляются с сечением
заземляющего провода
Рис. 4.21. Переносные заземления ПЗУ-1
а — вариант №/; б — вариант №2
16 мм2. По заказу переносные заземления ПЗУ-1 могут поставляться с
сечением заземляющего провода 25, 35, 50 и 70 мм2.
Допустимый диапазон рабочих температур от -45 до +40 °C. Относи-
тельная влажность воздуха до 80 % при 25 °C.
Штанги оперативные ШЗП-110
Штанги оперативные ШЗП-110 изолирующие предназначены для
наложения переносных заземлений в электроустановках постоянного
и переменного тока частоты 50 Гц и напряжением до ПО кВ. Штанги
ШЗП-110 изолирующие изготовлены из стеклопластика. Рабочая температура
от -45 до +45 °C. Относительная влажность воздуха при 25 °C от 60 до 80 %.
Дополнительное защитное оборудование
Указатели высокого напряжения переносные предназначены для
проверки наличия или отсутствия напряжения в электроустановках
переменного тока промышленной частоты с номинальным напряжением
от 100 до 1000 В. Допустимый диапазон рабочих температур от -45 до
+40 °C, при относительной влажности до 80 % при 25 °C.
152
Электротехнический справочник
Рис. 4.22. Клещи
для снятия изоляции
Рис. 4.23. Пассатижи
для электрика
Перчатки диэлектрические (шовные и
бесшовные) предназначены для защиты
рук от поражения электрическим током.
Используются в качестве основного сред-
ства защиты при работе в электроустановках
с напряжением до 1000 Вив качестве допол-
нительного средства защиты от напряжения
свыше 1000 В.
Галоши и боты диэлектрические являются
дополнительным средством защиты от дей-
ствия электрического тока напряжением до
2000 В. Предназначены для работы в закры-
тых, а при отсутствии осадков — в открытых
электроустановках.
Коврики диэлектрические резино-
вые предназначены для комплектования
электроустановок и помещений с номинальным напряжением более
1,0 кВ в качестве дополнительного защитного средства.
Кроме того, для электрика необходимы клещи для снятия изоляции
• (рис. 4.22) и пассатижи (рис. 4.23).
4.7. Инструмент электрика
Кроме инструмента с изолированными рукоятками, который отно-
сится к защитным средствам и должен быть с электриком всегда, элек-
трику необходимо иметь другой инструмент, предназначенный для раз-
ных видов работ. Некоторые инструменты, которые могут потребоваться
электрику, приведены в табл. 4.1.
Инструменты, необходимые электрику при различных работах Таблица 4.1
Инструмент Назначение инструмента
Нож монтерский складной Освобождение от изоляции концов проводов и зачистки их от пленки окислов, разделка концов кабелей и другие работы
Молоток слесарный Забивание деталей крепления аппаратов, проводов и кабелей в нетвердые основания, для пробивания гнезд и отверстий с помощью других инструментов, работы с зубилом и т. д.
Зубило Срубание гаек и винтов, не поддающихся откручиванию, пробивание борозд
Напильники Обработка металлических поверхностей
Рашпили Обработка деталей из пластмасс и твердой резины
Надфили Чистка контактов аппаратов
Пробойники Пробивка отверстий под дюбели при креплении аппаратов к бетонным и кирпичным стенам, пробивка отверстий в деталях из листового железа
Глава 4. Электробезопасность
153
Таблица 4.1 (продолжение)
Инструмент Назначение инструмента
Шлямбуры Пробивка отверстий под деревянные пробки, в которые могут ввинчиваться винты или вбиваться гвозди для крепления аппаратов и кабелей к стенам из кирпича и бетона, для пробивания сквозных отверстий в стенах из того же материала
Сверла по дереву Сверление отверстий в дереве и сходных по твердости материалах
Обработка труб требуется при ремонте и монтаже трубной проводки.
Технические данные труборезов и трубогибов представлены в табл. 4.2.
Технические данные труборезов и трубогибов . Таблица 4.2
Инструмент Диаметр труб, мм Габаритные размеры, мм Масса, кг
Труборезы
Для стальных труб 15-50 150x100x45 2,6
Для медных труб 6-22 160x50x28 ’ 0,4
Трубогибы
Универсальный 8,10,14 720x155x120 4,3
Рычажный ТРР-3 15,20,25 620x200x210 51,8
ТРТ-24 18,24 470x407x155 38,5
Поршневой монтажный пистолет ПЦ-84 предназначен для крепле-
ния к стенам различных конструкций и аппаратов. С его помощью в раз-
личные кирпичные, бетонные и металлические основания забивают спе-
циальные крепежные гвозди — дюбели. В пистолете во время его работы
пороховые газы из патрона, расширяясь, действуют на поршень, который
разгоняется и ударяет в дюбель, находящийся в направителе, и дюбель
забивается в основание.
Число выстрелов пистолета в час — 50, габаритные размеры —
385 х 65 х 132 мм, масса 3,6 кгг Пистолет исключает рикошет дюбеля и
сквозной прострел основания, имеет низкий уровень звука выстрела. Он
имеет блокировки, исключающие выстрел в воздух, выстрел при запер-
том пистолете, при деформации амортизаторов, при падении пистолета
с высоты до 1,5 м. В пистолете используются специальные беспульные
патроны с бездымным порохом.
Ручные сверлильные машины используются для сверления отвер-
стий в металле, бетоне, кирпиче и камне, дереве и других материалах.
Характеристики сверлильных машин приведены в табл. 4.3.
Электроперфораторы применяются для вырубки борозд и пробивки
отверстий в кирпиче и бетоне, забивки дюбелей, сверления отверстий,
завертывания винтов и шурупов и могут работать в режимах: ударном,
ударно-вращательном, вращательном (табл. 4.4).
154
Электротехнический справочник
Характеристики сверлильных машин
Таблица 4.3
Тип машины Диаметр сверления Частота вращения шпинделя, об/с Мощность двигателя, кВт Масса, кг
Машины II класса защиты с двойной изоляцией, 220 В, 50 Гц
ИЭ-1020 6 43 0.12 1,85
ИЭ-1019А 9 17 0,34 2
ИЭ-1202 9/6 16/33 0,42 1,85
ИЭ-1022В 14 12 0,4 2,8
Машины III класса защиты с повышенной частотой тока, 36 В, 200 Гц
ИЭ-1025А 6 21 0,21 1,6
ИЭ-1203 .14/9 9/13 0,365 4
ИЭ-1009А 9 50 0,12 1,6
ИЭ-1029 25 63 1,07 6,7
Таблица 4.4
Характеристики электроперфораторов
Технические характеристики ИЭ-4712 ИЭ-4713
Напряжение, В 220 220
Мощность электродвигателя, Вт 350 350
Частота ударов за 1 с 40 40
Энергия удара, Дж 2 1
Диаметр бурения, мм 16 12
Глубина бурения, мм 150 ТОО
Размеры габаритные, мм 520x195x75 420x155x75
Масса, кг 4’5 3,5
4.8. Меры пожарной безопасности
При эксплуатации оборудования его надежность может ухудшаться,
что приводит к снижению пожарной безопасности. Ухудшение надежно-
сти электрооборудования возможно из-за механических воздействий на
него и увеличения нагрева токоведущих частей и корпусов.
Кроме механических нарушений корпусов электрооборудования,
возможно нарушение его степени защиты из-за действий персонала по
неграмотности и небрежности. Например, оставленный без крышки
аппарат или электродвигатель без крышки на коробке зажимов не явля-
ются пожаробезопасными, если они были такими до этого.
Первоначальной причиной нагрева токоведущих частей или корпусов
электрооборудования является большой ток или повышение сопротив-
ления в цепях. Большой ток может быть вызван коротким замыканием в
цепях за данным аппаратом или увеличением тока нагрузки.
Неотключенный ток короткого замыкания может вызвать перегора-
ние токоведущих частей внутри аппарата, замыкание между фазами и
на корпус аппарата, что может вызвать большой нагрев корпуса аппа-
рата или его выгорание с опасностью пожара. Ток нагрузки для данного
Глава 4. Электробезопасность
155
аппарата может быть большим тогда, когда он выбран неправильно для
данного тока.
Ток короткого замыкания, проходящий через заземляющие прово-
дники, может вызвать искрение в ненадежных зажимах или перегорание
проводников, что также является пожароопасным.
Источником нагрева могут быть слабые зажимы в токоведущих частях
или заземляющих проводниках. Детали слабого зажима нагреваются и
окисляются, что еще больше увеличивает сопротивление и нагрев.
Если не принять мер, то зажим может перегореть, что может вызвать
замыкание между фазами и на корпус аппарата и может привести к выго-
ранию корпуса.
Нагрев присоединительных зажимов аппарата может быть из-за того,
что применены провода меньшего сечения, чем нужно, которые, нагре-
ваясь, нагревают сам зажим. Причина может быть также в неправильно
или небрежно выполненном зажиме.
Нагрев концов проводов может быть также в месте контакта провода
с наконечником и при нормальной величине тока. В таком случае опрес-
совка наконечника не помогает, и наконечник нужно отрезать от провода
и ставить другой, а если его нет, то временно провод можно присоеди-
нять без наконечника, согнув кольцом, что будет надежнее, чем с нагре-
вающимся наконечником.
Увеличение сопротивления в зажимах заземляющих проводников
ведет не только к повышению напряжения прикосновения, но и к пожар-
ной опасности из-за нагрева зажима и его искрения.
Следует учитывать возможность перегрева аппаратов и от нагрева
рабочих контактов и мест их крепления из-за повышения сопротивления
в месте касания контактов. Это сопротивление может быть повышено
при неплотном касании контактов и, как следствие, от их окисления.
От нагрева может быть перегорание и замыкание не только токоведу-
щих частей, но частичное или полное сгорание пластмассовых деталей и
корпусов аппаратов, что может привести к пожару.
Обеспечить надежность электрооборудования и связанную с ней
пожарную безопасность можно только при грамотном обслуживании
электрооборудования.
Как правило, после пожара его причиной считается электрооборудова-
ние и электропроводка. Исходя из вышеизложенного, вероятность такой
причины есть, но после пожара бывает трудно найти доказательства. Их
приходится искать инспектору пожарного надзора в присутствии лица,
ответственного за электрохозяйство, и персонала, обслуживающего дан-
ную электроустановку.
Есть и бесспорные случаи загорания в электроустановках и проводке
помещений.
156
Электротехнический справочник
•
Загораются провода в пульте управления теплогенератора, если этот
пульт близко расположен к топке. Причиной является перегрев прово-
дов, особенно при наличии утечек топлива. Возгоранию может способ-
ствовать и розжиг с помощью факела, когда не работает автоматический
розжиг топки.
Может быть возгорание у электрокалорифера, если случайно пере-
крыт доступ воздуха к ТЭНам или при отказе вентилятора, прогоняю-
щего этот воздух через калорифер, когда ТЭНы не отключились, напри-
мер при сваривании контактов пускателя.
Бывают загорания в сельских деревянных домах. Причина в том, что
проводка иногда выполняется малограмотными людьми и при отсут-
ствии нужных материалов. При этом могут быть скрутки проводов в
отверстиях стен, за щитком счетчика и в других скрытых местах, и эти
скрутки со временем загораются. Проводка вообще может быть закрыта
плитами утеплителя, которые прижимаются вплотную к щитку счетчика,
розеткам, что затрудняет теплоотвод и увеличивает вероятность загора-
ния.
В любых квартирах может быть загорание от перегревающихся розе-
ток, электронагревательных приборов, расположенных у сгораемых пред-
метов, от загорания оставленных без присмотра телевизоров и т. д.
ГЛАВА 5
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ
5.1. Устройство и принцип работы.
Достоинства и недостатки
Принцип построения
Люминесцентная лампа (ртутная лампа низкого давления; далее
по тексту — ЛЛ) является газоразрядным источником света (рис. 5.1
и 5.2). Конструктивно она представляет собой стеклянную трубку с
нанесенным на внутреннюю поверхность слоем люминофора. В торцы
трубки введены вольфрамовые спиральные электроды. Для повышения
эмиссионной способности на электроды наносится оксидная суспен-
зия, изготовляемая из карбонатов или перекисей щелочноземельных
металлов.
Внутри лампы находятся разреженные пары ртути и инертный газ
(аргон). Давление ртутных паров в ЛЛ зависит от температуры стенок
лампы и составляет при нормальной рабочей температуре 40 °C при-
мерно 0,13-1,3 Н/м2 (10“2-10‘3 мм рт. ст.).
Такое низкое давление обеспечивает интенсивное излучение разряда
в ультрафиолетовой области спектра (преимущественно с длиной волны
184,9 и 253,7 нм). Под действием электрического
напряжения (поля), приложенного к электро-
дам, в лампе возникает газовый разряд.
При этом проходящий через пары ртути
ток вызывает ультрафиолетовое излучение.
На внутреннюю поверхность лампы нане-
сен слой особого вещества (люминофор).
Наиболее распространенным люминофором
является галофосфат кальция, активирован-
ный сурьмой и марганцем.
Изменяя соотношение активаторов, можно
получить люминофоры разных марок и изго- рис. 5.1. Линейные
тавливать лампы разной цветности. люминесцентные лампы
158
Электротехнический справочник
Рис. 5.2. Строение линейной люминесцентной лампы
Ультрафиолетовое излучение, воздействуя на люминофор, заставляет
его светиться, т. е. люминофор преобразует ультрафиолетовое излуче-
ние газового разряда в видимый свет. Стекло, из которого выполнена ЛЛ,
препятствует выходу ультрафиолетового излучения из лампы, тем самым
предохраняя наши глаза от вредного для них излучения.
В Примечание.
Исключением являются бактерицидные и ультрафиолетовые лампы;
при их изготовлении применяется увиолевое или кварцевое стекло,
пропускающее ультрафиолет. .
Широкое распространение на сегодня получают ЛЛ с амальгамами In,
Cd и других элементов. Более низкое давление паров ртути над амальга-
мой дает возможность расширить температурный диапазон оптималь-
ных световых отдач до 60 °C вместо 18-25 °C для чистой ртути.
При повышении температуры окружающей среды сверх допустимой
нормы (25 °C для чистой ртути и 60 °C для амальгам) возрастают темпе-
ратура стенок и давление паров ртути, а световой поток снижается.
Н Примечание.
Еще более заметное уменьшение светового потока наблюдается
при понижении температуры, а, значит, и давления паров ртути.
При этом резко ухудшается и зажигание ламп, что делает невозмож-
ным их использование при температурах ниже -10 °C без утепляю-
щих приспособлений.
В связи с этим представляют интерес безртутные ЛЛ с разрядом низ-
кого давления в инертных газах. В этом случае люминофор возбуждается
излучением с длиной волны от 58,4 до 147 нм. Поскольку давление газа
в безртутных ЛЛ практически не зависит от окружающей температуры,
неизменными остаются и их световые характеристики.
Глава 5. Люминесцентные лампы
159
На сегодняшний день проблема работы ЛЛ при низких температурах
решена:
♦ использованием ЛЛ нового поколения ламп Т5 (с диаметром труб-
ки 16 мм);
♦ применением компактных люминесцентных ламп;
♦ питанием ЛЛ от высокочастотных электронных пускорегулирую-
щих аппаратов (ЭПРА).
0 Совет.
Световая отдача ЛЛ повышается при увеличении размеров (длины)
за счет снижения доли анодно-катодных потерь в общем световом
потоке. Поэтому рациональнее использовать одну лампу на 36 Вт,
чем две по 18 Вт.
Срок службы ЛЛ ограничен дезактивацией и распылением (истоще-
нием) катодов. Отрицательно сказываются на сроке службы также коле-
бания напряжения питающей сети и частые включения и выключения
ламп. При использовании ЭПРА эти факторы сведены к минимуму.
Достоинства люминисцентных ламп
Широкое использование ЛЛ связано с тем, что они имеют ряд значи-
тельных преимуществ перед классическими лампами накаливания:
♦ во-первых, это высокая эффективность, КПД составляет 20-25 %
(у ламп накаливания около 7 %), а светоотдача (т. е. количество из-
лучаемых люменов на единицу потребляемой мощности) лежит в
пределах 70-105 лм/Вт (у ламп накаливания 7-12 лм/Вт).
♦ во-вторых, длительный срок службы — до 20000 ч (у ламп накали-
вания — 1000 ч и сильно зависит от напряжения питания).
Известно, что оптическое излучение (ультрафиолетовое, видимое,
инфракрасное) оказывает на человека (его эндокринную, вегетативную,
нервную системы и весь организм в целом) значительное физиологиче-
ское и психологическое воздействие, в основном благотворное.
Дневной свет — самый полезный. Он влияет на многие жизненные
процессы, обмен веществ в организме, физическое развитие и здоровье.
Но активная деятельность человека продолжается и тогда, когда солнце
скрывается за горизонтом. На смену дневному свету приходит искус-
ственное освещение.
Долгие годы для искусственного освещения жилья использовались
(и используются) только лампы накаливания — тепловой источник света,
спектр которого отличается от дневного преобладанием желтого и крас-
ного излучения и полным отсутствием ультрафиолета.
160
Электротехнический справочник
Кроме того, лампы накаливания, как уже упоминалось, неэффек-
тивны, их коэффициент полезного действия 6-8 %, а срок службы очень
мал — не более 1000 ч. Высокий технический уровень освещения с этими
лампами невозможен. Вот почему вполне закономерным оказалось появ-
ление ЛЛ — разрядного источника света, имеющего в 5-10 раз большую
световую отдачу, чем лампы накаливания, и в 8-15 раз больший срок
службы.
Преодолев различные технические трудности, ученые и инженеры
создали специальные ЛЛ для жилья — компактные, практически полно-
стью копирующие привычный внешний вид и размеры ламп накалива-
ния и сочетающие при этом ее достоинства (компактность^ комфортную
цветопередачу, простоту обслуживания) с экономичностью стандартных
ЛЛ. • •
На рис. 5.3 представлено сравнение компактной ЛЛ с лампой нака-
ливания. Как видно из термографического рисунка, лампа накаливания
(слева) 92-94 % электроэнергии преобразует в тепло и лишь 6-8 % — в
свет, тогда как компактная люминесцент-
ная лампа (справа), давая такой же све-
товой поток, расходует на 80 % меньше
электроэнергии.
В силу своих физических особенно-
стей ЛЛ имеют еще одно очень важное
преимущество перед лампами накалива-
ния: возможность создавать свет различ-
ного спектрального состава — теплый,
естественный, белый, дневной, что может
существенно обогатить цветовую пали-
тру домашней обстановки.
Не случайно существуют специальные рекомендации по выбору типа
ЛЛ (цветности света) для различных областей применения (они будут
приведены ниже).
Наличие контролируемого ультрафиолета в специальных
осветительно-облучательных ЛЛ позволяет решить проблему профилак-
тики «светового голодания» для городских жителей, проводящих до 80 %
времени в закрытых помещениях.
Рис. 5.3. Сравнение теплого поля
компактной люминесцентной
лампы (справа) и лампы
накаливания
В
Пример.
Выпускаемые фирмой OSRAM ЛЛ типа ВЮШХ, спектр излучения кото-
рых приближен к солнечному и насыщен строго дозированным ближ-
ним ультрафиолетом, успешно используются одновременно и для
освещения, и для облучения жилых, административных, школьных
помещений, особенно при недостаточности естественного света.
Глава 5. Люминесцентные лампы
161
А специальные загарные ЛЛ типа CLEO (фирмы PHILIPS) предназна-
чены для принятия «солнечных» ванн в помещении и для других косме-
тических целей.
»
При использовании этих ламп следует помнить, что для обеспечения
безопасности необходимо строго соблюдать инструкции изготовителя
облучательного оборудования.
Таким образом, ЛЛ, обеспечивающие достаточно много света в квар-
тире, сохраняют тем самым зрение, снижают утомляемость, повышают
работоспособность и поднимают настроение; кроме того, спектральный
состав их излучения легко варьируется по цвету. Все это делает такие
лампы исключительно привлекательными для потребителя.
Недостатки люминисцентных ламп
Имеют ЛЛ и некоторые недостатки. Как правило, все разрядные
лампы для нормальной работы требуют включения в сеть совместно с
балластом.
Определение.
Я Балласт, он же пускорегулирующий аппарат (ПРА),— электро-
Ы техническое устройство, обеспечивающее режимы зажигания (но не
всегда само зажигание) и нормальную работу ЛЛ.
Сильна зависимость устойчивой работы и зажигания лампы от темпе-
ратуры окружающей среды (допустимый диапазон 5-55 °C, оптимальной
считается 20 °C). Хотя этот диапазон постоянно расширяется с появле-
нием ламп нового поколения и использованием электронных балластов
(ЭПРА).
Об ультрафиолете. Природа газового разряда такова, что любые ЛЛ
имеют в спектре небольшую долю ближнего ультрафиолета. Известно, что
при передозировке даже естественного солнечного света могут возникнуть
неприятные явления. В частности, избыточное ультрафиолетовое облуче-
ние может привести к заболеваниям кожи, повреждению глаз.
Но было доказано, что работа в течение года (240 рабочих дней по 8
часов в день) при искусственном освещении ЛЛ холодно-белого света с
очень высоким уровнем освещенности в 1000 лк (это в 5 раз превышает
оптимальный уровень освещенности в жилье) соответствует пребыва-
нию на открытом воздухе в г. Давос (Швейцария) в течение 12 дней летом
по одному часу в день в полдень.
Следует заметить, что реальные условия в жилых помещениях
бывают в десятки раз более щадящими, чем в приведенном прймере.
Следовательно, о вреде обычного люминесцентного освещения говорить
не приходится.
162
Электротехнический справочник
Важен вопрос ограничения пульсации светового потока. Дело в том,
что устаревшие линейные трубчатые ЛЛ, подключенные к сети с помощью
электромагнитного пускорегулирующего аппарата (чаще всего применяе-
мого в светильниках), создают свет не постоянный во времени, а «микро-
пульсирующий». При имеющейся в сети частоте переменного тока 50 Гц
пульсация светового потока лампы происходит 100 раз в секунду. И хотя
эта частота выше критической для глаза и, следовательно, мелькание ярко-
сти освещаемых объектов глазом не улавливается, пульсация освещения
при длительном воздействии может отрицательно влиять на человека,
вызывая повышенную утомляемость, снижение работоспособности.
В светильниках с электронным высокочастотным ПРА указанная осо-
бенность работы ЛЛ полностью устранена. Поэтому для традиционного
освещения жилья люстрами, настенными, напольными, настольными
светильниками целесообразно применять упомянутые выше компакт-
ные люминесцентные лампы.
О ртути. В лампу для ее работы вводится капля ртути — 30-40 мг
(в компактных люминесцентных лампах — 2-3 мг, а в некоторых типах
амальгамных компактных люминесцентных ламп ртути в чистом виде
практически нет — она находится в связанном состоянии).
Н Пример.
В термометре, имеющемся в каждой семье, содержится 2 г (т. е. в 100
раз ’больше, чем в ЛЛ) ртути.
Разумеется, если лампа разобьется, поступить следует так же, как мы
поступаем, когда разбиваем термометр, — тщательно собрать и удалить
ртуть, однако содержание в лампе столь ничтожного количества ртути не
представляется поводом для серьезного беспокойства.
©
Выводы.
ЛЛ в доме — это не только более экономичный, чем лампа накали-
вания, источник света. Грамотное освещение люминесцентными
лампами имеет множество преимуществ перед традиционным:
экономичность, обилие и красочность света, равномерность рас-
пределения светового потока, особенно в случаях высвечивания про-
тяженных объектов линейными лампами, меньшая яркость ламп и
значительно меньшее выделение тепла.
Классификация ЛЛ ведущих производителей
На сегодняшний день наиболее качественную продукцию и широкий
ассортимент на нашем рынке представляют не отечественные произво-
дители, а мировые светотехнические брэнды:
Глава 5. Люминесцентные лампы
163
♦ германская фирма OSRAM [http://www.osram.com];
♦ голландская фирма PHILIPS [http://www.lighting.philips.com];
♦ американская фирма GE Lighting (General Electric) [http://www.ge-
lighting.com].
Они предлагают широчайший выбор высококачественных ЛЛ на
любой вкус и цвет. Свои люминесцентные лампы производители разде-
ляют на две большие категории:
♦ категория 1 — люминесцентные лампы ЛЛ (FL — Fluorescent Lamps);
♦ категория 2— компактные люминесцентные лампы КЛЛ (CFL —
Compact Fluorescent Lamps).
ЛЛ делятся на три группы:
а) по спектральному составу излучения:
• стандартные;
• с улучшенной цветопередачей;
• специальные.
б) по электрической мощности:
• слабомощные — до 18 Вт;
• средней мощности — 18-58 Вт;
• мощные — свыше 58 Вт;
в) по диаметру трубки:
• Т2 — 7 мм;
. Т5 — 16 мм;
• Т8 — 26 мм;
• Т12 — 38 мм;
г) по форме и длине трубки:
• прямые (линейные);
• U-образные;
• кольцевые;
д) по светораспределению:
• с ненаправленным светоизлучением;
• с направленным светоизлучением (рефлекторные, щелевые, па-
нельные и др.).
Характеристики и параметрами люминесцентных ламп
Основными характеристиками и параметрами люминесцентных
ламп, которые указывают фирмы-производители в своих технических
каталогах и которые необходимы потребителю для правильного выбора
той или иной лампы, являются:
♦ мощность лампы (Вт);
♦ световой поток (лм);
♦ светоотдача (лм/Вт);
164
Электротехнический справочник
♦ цветовая температура или ССТ — Correlated Color Temperature (К);
♦ индекс цветопередачи, Ra или CRI — Color Rendering Index;
♦ габаритные размеры и исполнение.
5.2. Стандартные люминесцентные лампы
Особенности ламп, которые нужно учитывать
В стандартных лампах используется широкополосный дешевый люмино-
фор —галофосфат кальция и магния, активированный сурьмой и марганцем
(ГФК). Недостаток этих ламп — низкий индекс цветопередачи Ra = 50-70,
что приводит к искаженной цветопередаче освещаемых предметов.
Достоинство — дешевизна (в 2-4 раза дешевле ламп с высокой цвето-
передачей). Именно этими ЛЛ известны отечественные производители:
♦ ОАО «СВЕТ» (Смоленский электроламповый завод),
www.smolensk.ru/user/svet;
♦ ОАО «ЛИСМА», г. Саранск, www.lisma-lighting.ru.
0 Совет.
Лампы этого типа рекомендуется использовать там, где не требу-
ется точное определение цветовых оттенков: для освещения подва-
лов, гаражей, складских помещений, наружного освещения.
/
Нередки случаи, когда потребитель, узнав о экономичности исполь-
зования ЛЛ, решил заменить у себя лампы накаливания и приобрел ЛЛ с
низким индексом цветопередачи и цветовой температурой 6000 К голу-
боватого оттенка. У ламп накаливания индекс цветопередачи Ra = 95 и
цветовая температура 2700 К — теплый цвет. В итоге при свете такой
ЛЛ привычные окружающие предметы поменяли свой цветовой оттенок.
В результате этого возникает дискомфорт и появляется раздражение от
неудачного эксперимента.
Это в полной мере касается и компактных ЛЛ (КЛЛ) китайско-польско-
турецкого производства с ненормированным индексом цветопередачи.
Маркировка
Пример маркировки стандартных зарубежных ЛЛ показан на
рис. 5.4.
Маркировка отечественных ЛЛ обычно состоит из 2-3 букв и цифр.
Первая буква Л означает люминесцентная.
Следующие буквы означают цвет излучения:
Д — дневной;
ХБ — холодно-белый;
Глава 5. Люминесцентные лампы
165
Б — белый;
ТБ — тепло-белый;
Е — естественно-белый;
К, Ж, 3, Г, С — соответственно:
красный, желтый, зеле-
ный, голубой, синий;
УФ — ультрафиолетовый.
У ламп с улучшенным каче-
ством цветопередачи после букв,
обозначающих цвет, стоит буква
Ц, а при цветопередаче особо
высокого качества — буквы ЦЦ.
В конце ставят буквы, характеризующие конструктивные особенности:
Р — рефлекторная;
У или U — U-образная;
К — кольцевая;
А — амальгамная;
Б — быстрого пуска.
Цифры обозначают мощность в ваттах.
L18W/20 OSRAM
Мощность _
в Ваттах
Код
— индекс цветопередачи
+ цветовая температура
TLD36W/54
PHILIPS
Рис. 5.4. Маркировка стандартных
зарубежных люминесцентных ламп
%
Пример.
Л Б 40—люминесцентная лампа белого цвета излучения мощностью
40 Вт.
ЛДЦ 40-2 — люминесцентная лампа дневного цвета излучения, улуч-
шенной цветопередачи мощностью 40 Вт, двойка после мощности
показывает, что лампа модернизированная, у нее уменьшен диаметр
колбы с 38 мм до 32 мм при сохранении световых характеристик.
Коды цветности
Расшифровка ^соответствие кодов цветности различных фирм при-
ведены в табл. 5.1.
Расшифровка и соответствие кодов цветности различных фирм Таблица 5.1
Характеристика Стандартные
Дневной Холодный (универе.) белый Белый (нейтральный) Тепло-белый
Цветовая температура, К 6500 4500-4000 4000 • 3500 3000
Индекс цветопередачи, Ra 75 75 62 56 50
Пятизначный код цветности OSRAM 10-765 25-740 20-640 23-535 30-530
Двузначный код цветности OSRAM 10 25 20 23 30
Двузначный код цветности General Electric 54 25 33 35 29
Т66
Электротехнический справочник
Таблица 5.1 (продолжение)
Характеристика Стандартные
Дневной Холодный (универе.) белый Белый (нейтральный) Тепло-белый
Двузначный код цветности PHILIPS 54 25 33 — 29
Код цветности OSRAM / SYLVANIA 154 125 133 •— 129
Отечественный код лд ЛХБ ЛБ ЛТБ
Новый код ОАО «Свет» 765 735
Разновидности зарубежных ЛЛ
В номенклатуре выпускаемой продукции всех ведущих производите-
лей достаточно широко представлены ЛЛ со стандартной (Ла = 50-70)
цветопередачей. Так, фирма OSRAM в ассортименте выпускаемой про-
дукции имеет: I
♦ стандартные линейные ЛЛ с диаметром трубки 26 мм (тип Т8)
мощностью 18, 36 и 58 Вт (длиной от 590 до 1500 мм в зависимости
от мощности), с диаметром трубки 16 мм (тип Т5) мощностью 4, 6,
8 и 13 Вт (длиной от 136 до 517 мм в зависимости от мощности);
♦ кольцевые ЛЛ с диаметром трубки 29-30 мм мощностью 22,32 и 40 Вт;
♦ U-образные ЛЛ с диаметром трубки 26 мм мощностью 18,36 и 58 Вт.
Аналогичные лампы имеются в ассортименте производимой продук-
ции фирмы PHILIPS:
♦ стандартные ЛЛ с диаметром трубки 38 мм (тип Т12) производятся
мощностью 20,40 и 65 Вт (длиной от 590 до 1500 мм в зависимости
от мощности), диаметром трубки 16 мм (тип Т5) мощностью 4, 6, 8,
13 Вт (длиной от 150 до 530 мм в зависимости от мощности), диа-
метром трубки 26 мм (тип Т8) мощностью 14, 15, 16, 18, 23, 36, 38,
58 и 70 Вт (длиной от 370 до 1770 мм в зависимости от’мощности);
♦ кольцевые ЛЛ мощностью 22, 32,40 и 60 Вт..
Отечественные ЛЛ
Технические характеристики отечественных люминесцентных ламп
со стандартной цветностью представлены в табл. 5.2.
Технические характеристики отечественных люминесцентных ламп Таблица 5.2
Тип лампы Мощность, Вт Напряжение, В Световой поток, лм Длина L, не более, мм Диаметр D, мм Тип цоколя
ЛБ20 20 60 ’ 1060 604 38 G13d
ЛД20 20 57 880 604 38 G13d
Глава 5. Люминесцентные лампы
167
Таблица 5.2 (продолжение)
Тип лампы Мощность, Вт Напряжение, В Световой поток, лм Длина L, не более, мм Диаметр D, мм Тип цоколя
Л Б 40 40 103 2800 1214 38 G13d
ЛД40 40 103 2300 1214 38 G13d
ЛБ 65 65 110 4600 1514 38 G13d
ЛД65 65 110 3750 1514 38 G13d
ЛБ 80 80 99 5200 1514 38 G13d
ЛД80 80 99 4250 1514 38 G13d
ЛБ 20-2 20 65 1060 604 32 G13d
ЛД 20-2 20 65 ♦ 880 604 32 G13d
ЛБ40-2 40 110 2800 1214 32 G13d
ЛД40-2 40 110 2300 1214 32 G13d
ЛБ 65-2 65 116 4600 1514 32 G13d
ЛД65-2 65 116 3750 1514 32 G13d
ЛБ 80-2 80 105 5200 1514 32 G13d
ЛД80-2 80 105 4250 1514 32 G13d
ЛБ18 18 57 1060 604 26 G13d
ЛД18 18 57 880 604 26 G13d
ЛБЗО 30 96 2020 909 26 G13d
лдзо 30 96 1650 909 26 G13d
ЛБ 36 36 103 2800 1214 26 G13d
ЛД36 36 103 2300 1214 26 G13d
ЛБУ 22 22 66 1100 285 26 G13d
ЛБ4 4 29 120 146 16 S15S/12
ЛБ6 6 42 250 222 16 S15S/12
ЛБ8 8 56 385 298 16 S15S/12
ЛБи 8БЗ 8 61 300 146 16 G5d
ЛБ13 13 95 780 527 16 S15S/12
ЛБ15 15 55 835 444,5 28 G13d
ЛД15 15 55 835 444,5 28 G13d
С декабря 2003 года ОАО «СВЕТ» (Смоленский электроламповый
завод), www.smolensk.ru/user/svet вошло в состав Германского концерна
OSRAM.
Новое обозначение и технические характеристики ЛЛ ОАО СВЕТ
показаны в табл. 5.3.
Технические характеристики люминесцентных ламп ОАО СВЕТ
Таблица 5.3
Новое обозначение Старое обозначение Номин. мощность, Вт Напряжение лампы, В Номин. ток лампы, А Номин. световой поток, лм Диаметр макс, мм
SL 18/26-735(765) ЛБ(ЛД)-18 18 57 0,37 1060 (880) 26,5
SL 20/32-735(765) ЛБ (ЛД)-20-2 20 65 0,35 1060 (880) 32,4
SL 30/26-735(765) ЛБ (ЛД)~30 30 106 0,365 2020 (2300) 26,5
168
Электротехнический справочник
Таблица 5.3 (продолжение)
Новое обозначение Старое обозначение Номин. мощность, Вт Напряжение лампы, В Номин. ток лампы, А Номин. световой поток, лм Диаметр макс, мм
SL 36/26-735(765) ЛБ (ЛД)-36 ' 36 103 0,43 2800 (2300) 26,5
SL 40/32-735(765) ЛБ(ЛД)-40-2 40 110 0,41 2800 (2300) 32,4
SL 40/38-735(765) ЛБ (ЛД)-40 40 103 0,43 2800(2300) 38,2
SL 65/38-735(765) ЛБ (ЛД)-65 65 110 0,67 4600 (3750) 38,2
SL 80/38-735(765) ЛБ (ЛД)-80 80 99 0,87 5200,(4250) 38,2
SLU 30/26-735 ЛБУ-30 30 104 0,365 1980 26,5
5.3. Люминесцентные лампы
с улучшенной цветопередачей
Особенности
Это лампы с редкоземельными люминофорами (РЗЛ). Они имеют
узкополосные спектры с максимумами излучения в областях макси-
мальной чувствительности человеческого глаза (450, 540 и 610 нм).
Применение высокоэффективных трех- и пятиполосных редкоземель-
ных люминофоров привело к значительному повышению индекса цве-
топередачи до R* = 82-97. За высокую цветопередачу пятиполосным ЛЛ
пришлось пожертвовать светоотдачей.
D Примечание.
При этом световой поток у ламп улучшенной цветопередачи с трех-
полосным люминофором Ra = 80-89 примерно на 30 % выше, чем у
стандартных люминесцентных ламп, а у пятиполосных— примерно
на 9 % ниже.
Достоинства
Лампы с трехполосным люминофором (LUMILUX Т8) обладают сле-
дующими преимуществами:
♦ большой срок службы — около 20 тысяч часов (с ЭПРА с предвари-
тельным подогревом катодов);
♦ малый спад светового потока за время работы (не более 15 % после
18 тысяч часов);
♦ высокая экологичность, сниженные расходы на утилизацию (со-
держат менее 5 мг ртути);
♦ хорошая цветопередача (Ла > 80);
♦ широкий диапазон цветностей.
Глава 5. Люминесцентные лампы
169
Ха ра ктеристи ки
В табл. 5.4 представлена сравнительная характеристика светоотдачи
ламп разных типов..
Сравнительная характеристика светоотдачи ЛЛ
с цветовой температурой 4000 К
Таблица 5.4
Характеристика Стандартные люминесцентные лампы (Ro = 70) Люминесцентные 1 лампы с улучшенной цветопередачей(Яо = 80-89), трехполосным люминофором, цветность — 840 Люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей (Ло = 90-97), пятиполосным люминофором, цветность — 940
Мощность лампы, Вт 18 36 58 18 36 58 18 36 58
Световой поток, лм 1100 2600 4100 1350 3350 5200 1000 2350 3750
Светоотдача, лм/Вт 61 72 71 75 93 90 55,6 65,3 64,6
Изменение эффективности по сравнению со стандартными ЛЛ, % — — — +23 +30 +27 -9 -9 -9
Вывод.
По соотношению «цена/качество» лампы с трехполосным люмино-
фором (восьмисотой серии, код цветности — 8хх) являются лидерами.
Имея самую высокую светоотдачу— 90 лм/Вт, хорошую цветопере-
дачу и умеренную цену, они являются компромиссом между дешевыми
стандартными и дорогими (но с высоким индексом цветопередачи)
пятиполосными ЛЛ девятисотой серии (код цветности — 9хх).
Наиболее полная передача цветовой палитры окружающей обстановки
создает более комфортные условия для восприятия. Лампы улучшенной
цветопередачи применяются не только там, где при помощи общего
освещения нужно наиболее четко передать цвета и оттенки окружающих
предметов, но и для освещения жилых помещений и рабочих мест.
Как уже отмечалось, отечественные лампы с улучшенной цветопере-
дачей имеют в своей маркировке буквы Ц или ЦЦ. Например, ЛЕЦ 40-2,
ЛТБЦЦ 20.
Расшифровка международного трехзначного кода цветности (индекс
цветопередачи плюс цветовая температура), применяющийся в марки-
ровке ламп с улучшенной цветопередачей, приведена в табл. 5.5.
170
Электротехнический справочник
Расшифровка международного трехзначного кода Таблица 5.5
Люминофор Код Индекс цвето- передачи, R. Группа цвето- передачи Цветовая температура, К Цветовой оттенок света
Трехполосный 827 80-89 1В 2700 Очень теплый (эквивалент лампы накаливания)
830 3000 Теплый
835 3500 Нейтрально- (универсально-) белый
840 4000 Холодно-белый
860 6000 Дневной (светло-голубой оттенок)
Пятиполосный 930 90-100 1А 3000 Теплый •
940 4000 Холодно-белый
950 5000 Дневной
965 6500 Дневной (цветясного неба)
Рекомендации от фирмы OSRAM по применению ламп с улучшенной
цветопередачей приведены в табл. 5.6.
Рекомендации по применению ЛЛ OSRAM
Таблица 5.6
Характеристика цветности лампы BIOLUX® DAYLIGHT (дневной) COOL WHITE (холодно-белый) WHITE (белый) WARM WHITE (тепло-белый) INTERNA NATURA DE LUXE FLUORA® OSRAM
Цветовая температура, код цветности 6500 К, 965 098 'Я 0009 DE LUXE, 5400 К, 950 4000 К, 840 DE LUXE, 4000 К, 940 3500 К, 835 3000 К, 830 DE LUXE, 3000 К, 930 2700 К, 827 3500 К, 76
Офисы и административные здания
Офисы, коридоры + + + +
Конференц-залы + +
Промышленность, торговля и коммерция
Электротехническая промышленность + +
Текстильная промышленность + + 4- + + +
Деревообрабатывающая промышленность + + + - + +
Графическая промышленность, лаборатории (дизайн-бюро, изостудии) + + + + + +
Цветовое сравнение (сравнение красок) + + +
Глава 5. Люминесцентные лампы
171
Таблица 5.6 (продолжение)
Характеристика цветности лампы BIOLUX® DAYLIGHT (дневной) COOL WHITE (холодно-белый) WHITE (белый) WARM WHITE (тепло-белый) INTERNA NATURA DE LUXE FLUORA® OSRAM
Цветовая температура, код цветности 6500 К, 965 098 'М 0009 DE LUXE, 5400 К, 950 § 00 О о о DE LUXE, 4000 К, 940 3500 К, 835 3000 К, 830 DE LUXE, 3000 К, 930 CN СО О о гч 3500 К, 76
Складские помещения, хранилища +
Школы и лекционные залы
Аудитории, классы, детские сады + + + +
Библиотеки, читальные залы + + + +
Общественные учреждения
Рестораны, гостиницы + +
Театры, концертные залы, вестибюли +
Выставочные залы
Выставочные залы и торговые выставки + +
Спортивные залы и универсальные залы +
Художественные галереи, музеи + + + + + +
Торговые помещения
Продукты питания + + + +
Хлебобулочные изделия +
Холодильные прилавки и шкафы + + + +
Сыр, фрукты, овощи +
Рыба +
Мясо, колбасные изделия +
Текстильные, кожаные товары + + + + + + + +
Мебель, ковры + + +
Спортивные товары, игрушки, канцтовары + + + + +
Фото, часы, ювелирные изделия + + + + +
Косметика, парикмахерские + +
Цветы + + + + +
Универмаги, супермаркеты + + + + + + +
Больницы и приемные кабинеты
Диагностические и лечебные кабинеты + + +
Больничные палаты, приемные + 4- +
Жилище
Жилые комнаты + +
Кухни, ванные, мастерские, подвалы + + + +
172
Электротехнический справочник
Фирма OSRAM изготавливает также ЛЛ со специальными спектраль-
ными характеристиками:
♦ код цветности 965 — серия BIOLUX;
♦ код цветности 76 — серия NATURA DE LUXE;
♦ код цветности 77 — серия FLUORA).
Характеристики ЛЛ со специальными спектральными характеристи-
ками приведены в табл. 5.7.
ЛЛ со специальными спектральными характеристиками
Таблица 5.7
Тип лампы Мощность лампы, Вт Световой поток, лм, для ламп с цветностью
965, BIOLUX 76, NATURA DE LUXE 77, FLUORA
Линейная люминесцентная лампа, диаметр трубки — 26 мм
L15W/— 15 650 500 400
L18W/— 18 1100 750 550
L30W/— 30 1600 1300 1000
L36W/— 36 2300 1800 1400
L36W/—1 36 — 1600 —
L58W/— 58 3700 2850 2250
Габаритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM при-
ведены в табл. 5.8. Для подключения ламп к электрической цепи при-
меняются стандаратные цоколи: цоколь G5 по DIN 49572, цоколь G13 по
DIN 49653, цоколь W4,3 по DIN IEC 60061-1.
Глава 5. Люминесцентные лампы
173
' Г1баритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM Таблица 5.8
Мощность лампы, Вт (тип лампы) Длина. Lv MM Длина L2, mm Длина L3, MM Диаметр D, MM Рис. Тип цоколя
6(FM) 2ПЗ_2,о — — 6,6+0-3 5.5,a W4,3x8,5
8 (FM) 320,9 — — 6,6+0-3 5.5,67 W4,3x8,5
11 (FM) 422,5 — — 6,6 +0'3 5.5, о W4,3x8,5
13 (FM) 524,1 _ад — — 6,6 +0’3 5.5, a W4,3x8,5
4 135,7 141,7 +1-2 150,0 15,5+0'5 5.5,6 G5
6 211,9 217,9 +v 226,2 15,5 +0'5 5.5,6 G5
8 288,1 294,1 +1'2 302,4 15,5+0-5 5.5,6 G5
13 516,9 522,8+1-2 53.1,1 15,5+0'5 5.5,6 G5
14(FH) 549,0 554,9 +L2 563,2 16,0 5.5,6 G5
21 (FH) 849,0 854,9+1,2 863,2 16,0 5.5,6 G5
24 (FQ) . 549,0 554,9 +1-2 563,2 16,0 5.5,6 G5
28 (FH) 1149,0 1154,9 +1<2 1163,2 16,0 5.5,6 G5
35 (FH) 1449,0 1454,9 +L2 1463,2 16,0 5.5,6 G5
39 (FQ) 849,0 854,9+1-2 863,2 16,0 5.5,6 G5
54 (FQ) 1149,0 1154,9 +1'2 1163,2 16,0 5.5,6 G5
80 (FQ) 1449,0 1454,9 +12 1463,2 16,0 5.5,6 G5
15 437,4 443,3 +1'2 451,6 25,0 +15 5.5,6 G13
16 720,0 725,9+1,2 734,2 25,0+1>5 5.5,6 G13
18 589,8 595,7 +1’2 604,0 25,0+1,5 5.5,6 G13
30 894,6 900,5 +L2 908,8 25,0 +1'5 5.5,6 G13
36 1199,4 1205,3 +1'2 1213,6 25,0 +L5 5.5,6 G13
36-1 970,0 975,9+L2 984,2 25,0+15 5.5,6 G13
38 1047,0 1052,8 +1’2 1061,2 25,0+1'5 5.5,6 G13
58 1500,0 1505,9+1'2 1514,2 25,0+1'5 5.5,6 G13
20 589,8 595,7+1'2 604,0 35,0 5.5,6 G13
40 1199,4 1205,3 +1'2 1213,6 35,0^ 5.5,6 G13
40 К 589,8 595,7 +1'2 604,0 35,0 X5 5.5,6 G13
65 1500,0 1505,9 +1'2 1514,2 35,0 X5 5.5,6 G13
80 1500,0 1505,9+1'2 1514,2 35,0 5.5,6 G13
100 1763,8 1769,7 +1'2 1778,0 35,0 5.5,6 G13
Габаритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM
серии X для бесстартерных схем с диаметром трубки 38 мм приведены в
табл. 5.9. Цоколь Fa6 по DIN 49657.
174
Электротехнический справочник
б
Li
L2
Рис. 5.5. Габаритные размеры ламп (к табл. 5.8)
Габаритные размеры линейныхЛЛ серии X
Таблица 5.9
Мощность лампы, Вт Длина Ц, мм Длина L2, мм Длина L3, мм Диаметр D, мм Тип цоколя
20 574,0 590,8+1-2 611,0 37,0 +2'° Fa6
40 1183,5 1200,3 +1'2 1220,5 37,0 +2'° Fa6
65 1484,0 1500,9 +1-2 1521,1 37,0 +2’° Fa6
1-2
Li
L3
Рис. 5.6. Габаритные размеры ламп (к табл. 5.9)
Габаритные размеры кольцевых люминесцентных ламп OSRAM при-
ведены в табл. 5.10. Цоколь — 2GX13 и G10q по DIN 49663.
Гзбаритные размеры кольцевыхЛЛ OSRAM Таблица 5.10
Мощность лампы, Вт (тип) Диаметр dv мм Диаметр d2, мм Диаметр d3, мм Диаметр d, мм Рис. Тип цоколя
22 (FC) — 192+5 225+5 16 5.7, а 2GX13
40 (FC) — 266+6 299+6 16 5.7, а 2GX13
- 55 (FC) — 266+6 299+6 16 5.7, а 2GX13
22 157,2 155,6 215,9 28+2 5.7,6 G10q
32 245,3 246,1 307,2 30+1 5.7,6 G10q
40 346,9 347,7 408,8 30+1 5.7,6 G10q
60 346,9 347,7 408,8 30+1 5.7,6 G10q
Габаритные размеры U-образных люминесцентных ламп OSRAM при-
ведены в табл. 5.11. Цоколь 2G13 по DIN 49653 Т 2.
Глава 5. Люминесцентные лампы
175
Рис. 5.7. Габаритные размеры ламп (к табл. 5.10)
Габаритные размеры U-образныхЛЛ OSRAM
Таблица 5.11
Мощность лампы, Вт (тип лампы) Длина L, мм Размер а, мм Диаметр d, мм Тип цоколя
18 304 _ю 92+2 26 2G13
36 601.» 92+2 26., 2G13
36/... и К 566 _10 92+2 26-1 2G13
58 759 92+2 26 2G13
58/... UK 566 _10 92+2 26 2G13
Рис. 5.8. Габаритные размеры лампы (к табл. 5.11)
Соответствие некоторых серий люминесцентных ламп фирм OSRAM,
GE Lighting и PHILIPS с улучшенной цветопередачей приведено в
табл. 5.12.
176
Электротехнический справочник
Соответствие некоторых серий люминесцентных ламп фирм OSRAM,
GE Lighting и PHILIPS с улучшенной цветопередачей
Таблица 5.12
OSRAM GE Lighting PHILIPS Описание
LUMILUX® Polylux TL-D Super /80 @ Люминесцентная лампа с трехполосным люминофором, Ra = 80-89
LUMILUX® PLUS ECO Polylux XL™ Polylux XLR™ TL-D HF Super/ 80 New Generation Новая серия экологичных люминесцентных ламп с трехполосным люминофором. Срок службы — 20 тыс. ч (с ЭПРА), стабильность светового потока на протяжении всего срока службы, уменьшенное содержание ртути — менее 5 мг. Оптимальные лампы для утилизации и вторичной переработки
LUMILUX® DE LUXE Polylux De Luxe TL-D /90 de Luxe Люминесцентная лампа с пятиполосным люминофором, Ra = 90-97
LUMILUX® FH® Fluorescent High Efficiency Starcoat™T5 TL5 HE (High Efficiency Lamps) Люминесцентная лампа с трехполосным люминофором, 1 б мм,Т5, Ra = 80-89. Лампы с повышенной световой отдачей — 104 лм/Вт
LUMILUX® FQ® Fluorescent QUINTRON® Starcoat™ T5 TL5 HO (High Output Lamps) С повышенным световым потоком. При длине всего 1149 мм и диаметре 16 мм лампа 54 Вт создает световой поток, аналогичный сбетовому потоку лампы Т8 58 Вт длиной 1500 мм с трубкой диаметром 26 мм
5.4. Современные люминесцентные лампы Т5
Одним из перспективных и бурно развивающихся направлений совре-
менной светотехники является производство и применение нового поко-
ления люминесцентных ламп (ЛЛ) с диаметром трубки 16 мм (так назы-
ваемых ламп Т5) с электронными пускорегулирующими аппаратами.
За последние годы лампы Т5 с ЭПРА завоевывали новые позиции,
быстро вытесняя лампы типа Т8 в колбе диаметром 26 мм, не говоря уже
о лампах типа Т12 в колбе с диаметром 38 мм, которые давно сняты с
производства ведущими электроламповыми фирмами мира.
Масштабы экспансии новой техники столь велики, что лампы Т5 в
Германии и Великобритании составляют сегодня не менее 30 %, в США —
40 %, а в Швеции — 70 % от объема всех выпускаемых ЛЛ. При этом новая
техника во всех этих странах разрабатывается только для ламп Т5.
Важно отметить, что параллельно созданы и массово выпускаются два
типа таких ламп: с максимальной световой отдачей мощностью 14,21,28
и 35 Вт (табл. 5.13) и с максимальным световым потоком мощностью 24,
39, 54 и 48 Вт (табл. 5.14).
Глава 5. Люминесцентные лампы
177
Характеристики ЛЛ типа Т5 серии НЕ (High Efficiency фирмы PHILIPS)
или FH* (Fluorescent High Efficiency фирмы OSRAM) Таблица 5.13
Мощность лампы, Вт Длина L, мм Световой поток, лм Светоотдача, лм/Вт Яркость, кд/см2
14 548 1350 96 1,7
21 *848 2100 100 1,7
28 1148 2900 104 1,7
35 1448 3650 104 1,7
Характеристики ЛЛ типа Т5 серии НО (High Output Lamps фирмы PHILIPS) или FQK (Fluorescent QUINTRON* фирмы OSRAM) Таблица 5.14
Мощность лампы, Вт Длина L, мм Световой поток, лм Светоотдача, лм/Вт Яркость, кд/см2
24 548 2000 89 2,5
39 848 3500 90 2,8
54 1148 5000 93 2,9
48 ‘ ' 1448 5000 102 2,3
Отечественная же промышленность, теряя темп (а в шахматах и
жизни это всегда приводит к потере качества, т. е. к материальным поте-
рям и проигрышу в борьбе), все более отстает от конкурентов, продол-
жая массовый выпуск устаревшей техники — ламп Т12 и Т8, в основном,
с электромагнитными ПРА со стандартными потерями. Эти аппараты
запрещены к производству в Европе, США (и др. развитых странах) с мая
2002 г. из-за их энергетической неэффективности, и поэтому в основном
направляются на экспорт в Россию и страны СНГ. На сегодняшний день
некоторые отечественные производители выпускают лампы Т5.
Это, например, ОАО Лисма-ВНИИИС (Всероссийский научно-
исследовательский проектно-конструкторский институт источников
света им; А. Н. Лодыгина; адрес в Интернете http://www.vniiis.ru).
В табл. 5.15 приведены технические характеристики ламп Т5 отече-
ственного производства.
Высокоэффективные люминесцентные лампы ЛБЦТв трубке диаметром
16 мм (Т5), основные характеристики, ТУ3467-004-00217001-2001 Таблица 5.15
Тип лампы ЛБЦТ-13В ЛБЦТ-21В ЛБЦТ-28В ЛБЦТ-35В
Мощность лампы, Вт 13 21 28 35
Ток лампы, А 0,07 0,11 0,13 0,17
Номинальный световой поток (при температуре 25 °C), лм 1200 1870 2580 3250
Номинальный световой поток (при температуре 35 °C), лм 1350 2100 2900 3650
Световая отдача, лм/Вт 103 .100 104 104
Цветовая температура, К 3500 3500 3500 •3500
178
Электротехнический справочник
Таблица 5.15 (продолжение)
Тип лампы ЛБЦТ-13В ЛБЦТ-21В ЛБЦТ-28В ЛБЦТ-35В
Общий индекс цветопередачи, не менее 80 80 80 80
Средняя продолжительность горения, ч 16000 Т6000 16000 16000
Стабильность светового потока после 10 тыс. ч, % 95 95 95 95
Частота выходного напряжения ЭПРА, кГц 40 40 40 40
Тип цоколя G5 G5 G5 G5
Габаритные размеры, мм, не более: диаметр D длина L 16,5 563,4 16,5 863,4 16,5 1163,4 16,5 1463,4
Чем же объясняется такой «бум» в производстве и применении ламп
типа Т5 и чем нам грозит продолжающееся спокойствие в электролам-
повой отрасли, отсутствие заинтересованности проектных организаций
на фоне полной неквалифицированности массы потребителей и заказ-
чиков?
Основные преимущества новой техники Т5:
♦ повышенная световая отдача (до 105 лм/Вт);
♦ пониженный спад светового потока благодаря использованию
между люминофором и стеклом колбы защитной пленки, исклю-
чающей отрицательное влияние ртути (через 10 тыс. ч наработки
световой поток снижается не более чем на 5 % и остается далее на
этом уровне, по сравнению с 20-30 % снижения светового потока
для обычных ЛЛ);
♦ оптимальная световая отдача ламп Т5 имеет место при температу-
ре окружающего воздуха не 22-25 °C, как для обычных ЛЛ, а при
35 °C, т. е. практически не снижается во многих светильниках (мак-
симальные световые потоки ЛЛ при 35 °C определяются умноже-
нием приведенных в табл. 5.13 и табл. 5.14 значений для Т = 25 °C
на коэффициент 1,065);
♦ при работе только со специальными электронными ПРА потери
мощности комплекта «лампа-ПРА» снижаются на 30-35 %; при
этом ЭПРА имеют схему «cut off», исключающую постоянный подо-
грев электродов после включения ламп;
♦ резко сниженное содержание ртути в этих лампах (с 30 до 3 мг);
♦ уменьшение диаметра трубки на 40 % (по сравнению с ЛЛ типа Т8),
уменьшение длин ламп Т5 приблизительно на 50 мм по сравнению
с близкими по мощности лампами Т8;
♦ увеличение среднего срока службы ламп до 16 тыс. ч;
♦ высокий индекс цветопередачи (80-90).
Глава 5. Люминесцентные лампы
179
Сравнение характеристик ламп Т8 (стандартных) и Т5 с цветовой тем-
пературой 4000 К приведено в табл. 5.16.
Сравнение характеристик ламп типов Т8 и Т5 Таблица 5.16
Характеристики Т8 Т5
Мощность, Вт 18 36 14 35
Световой поток, лм 1150 2850 1350 3650
Световая отдача, лм/Вт 64 79 96 104
Индекс цветопередачи 60-69 80-90
Рабочая температура, °C 25 35
Средний срок службы, ч 9000- 13000 16000-20000
Снижение светового потока через 40 % среднего срока службы, % 20 5
Следствием преимуществ являются:
♦ снижение установленной мощности осветительных установок (ОУ)
на 20-30 % и расхода электроэнергии в них из-за существенного
уменьшения коэффициента запаса ОУ и потерь мощности в свето-
вых приборах;
♦ снижение расхода материалов на производство ЛЛ и светильников,
которые могут имеют существенно меньшие габариты;
♦ исключение вредного воздействия на здоровье людей из-за исклю-
чения пульсаций светового потока ламп;
♦ повышение эффективности световых приборов благодаря более
высокому КПД и возможности обеспечить требуемые кривые силы
света с помощью зеркальной и призматической оптики, значительно
лучше работающей с лампами меньшего размера светящего тела;
♦ повышение комфортности освещения помещений благодаря ис-
ключению слепящего действия в любых направлениях с помощью
специальных зеркальных экранирующих «трехмерных» решеток;
♦ улучшение экологии новой техники (резкое снижение возможно-
стей ртутного отравления);
♦ значительное улучшение экологической обстановки (светильник с
двумя лампами мощностью по 35 Вт с ЭПРА выбрасывает в атмос-
феру за год на 1350 кг меньше двуокиси углерода, чем светильники
с электромагнитным ПРА);
♦ возможности производства встраиваемых светильников с длиной,
не превышающей размеры стандартных строительных модулей
(благодаря уменьшенной длине лампы Т5);
♦ улучшение эстетических характеристик светильников с новыми
лампами (меньшие поперечные размеры и высота), соответствие
строительному модулю подвесных потолков.
180
Электротехнический справочник
Н Примечание.
Основным препятствием для ускоренного внедрения новой техники
с использованием ламп Т5 служила первоначально ее высокая цена,
которая может быть в 4-5 роз выше, чем у существующих светиль-
ников сЛЛ типа Т8.
Эти приборы (например, потолочные светильники с 4-мя лампами
по 18-20 Вт, электромагнитными ПРА и зеркальными экранирующими
решетками), выпускаемые миллионами штук в год, упали в цене за
последние 5-6 лет с $90-100 до $15-20. Естественно, что должен пройти
определенный период с начала серийного производства, за который
новое дорогое изделие сможет заметно подешеветь.
Для технически передовых зарубежных фирм-производителей све-
тильников с Л Л переход на выпуск приборов с лампами Т5 был более
простым. Ведь эти фирмы уже длительное время значительную часть
продукции выпускали с ЭПРА, т. е. переход на новый комплект в ценовом
отношении был не так ощутим.
5.5. Современные ультрафиолетовые
и специальные люминесцентные лампы
Лампы для дезинфекции, загара,
установок фотобиологического действия
Свет — это не только освещение. И убедительное подтверждение
этому—широкий ассортимент современных ЛЛ ультрафиолетового
(УФ) и специального спектра.
Н Примечание.
Уникальное сочетание оптического (светового и УФ) излучения
ртутного разряда и видимого света, генерируемого люминофором,
позволяет создавать ЛЛ с практически любыми спектральными
свойствами.
Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источни-
ков УФ излучения, специалистам, работающим с УФ излучением, предо-
ставляются существенно большие возможности, чем при использовании
естественного оптического излучения (ОИ).
Спектр заатмосферного Солнца в УФ области стабилен, хорошо изу-
чен, простирается от 400 до 210 нм (непрерывная составляющая). УФ
диапазон излучения принято разделять на три поддиапозона (рис. 5.9):
«А» — 320-400 нм; «В» — 280-320 нм; «С» — 180-280 нм.
Соотношение потоков излучения Солнца в Трех диапазонах УФ обла-
сти приведено в табл. 5.17.
Главам. Люминесцентные лампы
181
Вакуум UV-B
UV UV-C UV-A
Инфракрасный
400 780 2-106
Длина волны в нанометрах (нм)
Рис. 5.9. Поддиапазоны ультрафиолетового излучения
200 280
254 315
Излучение искусственных источников для установки
фотобиологического действия в диапазонах А, В и С УФ области спектра Таблица 5.17
Тип излучателя УФС (180-280 нм), % УФВ (280-320 нм), % УФА (320-400 нм), %
Заатмосферноё солнце 5,6 20,1 74,3
Облученность от солнца и неба (июнь м-ц, ясно) 0 7,4 92,6
Облученность от солнца и неба (июнь м-ц, пасмурно) 0 7,8 92,2
Бактерицидная лампа ДБМ-30 (ВНИИИС) 96,71 2,0 1,3
Эритемные лампы ЛЭЗО 1,0 63,0 36,0
УФ ЛЛ для загара и пигментации кожи (CLEO, «Philips» и др.) 0 1-5 99-95
ЛЛ «полного спектра» («BioSum» NL36W «Radium») 0 2,0 98 + видимое излучение
Таким образом, коротковолновое УФС излучение, независимо от вре-
мени года, суток или состояния атмосферы, в природе отсутствует. При
небольшой доле средневолнового УФВ излучения в естественном спектре
ОИ преобладает длинноволновое УФА излучение. В зависимости от угло-
вого положения Солнца и состояния атмосферы соотношение излучения
в двух указанных диапазонах меняется очень слабо.
Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобио-
логического действия (УФБД) в настоящее время занимаются как ряд
крупнейших электроламповых фирм (PHILIPS, OSRAM, RADIUM,
SYLVANIANFLP), так и достаточно большое число узкоспециализи-
рованных компаний, например, Original Hanau, UV-Technik, Wedeco
AG (Германия), Hanovia (США), Lighttech Ltd (Венгрия) и т. д. В России
также имеется несколько производителей УФ ламп для УФБД: ОАО
«Лисма-ВНИИИС» (Саранск), НПО «ЛИТ» (Москва), ОАО СКБ «Ксенон»
(Зеленоград), ООО «ВНИСИ» (Москва).
Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна; так,
например, у ведущего в мире производителя фирмы PHILIPS она насчи-
тывает более 80 типов.
182
Электротехнический справочник
Рис. 5.10. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения
В отличие от осветительных ламп, УФ источники излучения, как пра-
вило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение макси-
мально возможного эффекта для определенного ФБ процесса.
На рис. 5.10 представлена классификация искусственных УФ ИИ по
областям применения.
Бесспорно, основной областью применения УФ ламп многие годы явля-
ются УФБД для дезинфекции воздуха. Вне конкуренции для указанных
целей были и остаются газоразрядные ртутные лампы низкого давления
(НД) в кварцевом или увиолевом стекле, излучающие в резонансной линии
ртути 253,7 нм, расположенной вблизи максимума спектра бактерицид-
ного действия, до 40 % от потребляемой электрической мощности.
Лампы для освещения аквариумов
Рассмотрим некоторые серии ламп специального назначения. Серия
ЛЛ OSRAM FLUORA" имеют особое излучение с преобладающей состав-
ляющей синего и красного цвета, аналогичное излучению, способствую-
щему фотохимическим процессам. Благодаря такому излучению заметно
ускоряется рост растений. Эти лампы предназначены для освещения
растений и аквариумов. Лампы этой серии выполнены на основе трубки
диаметром 26 мм. Технические характеристики этих люминесцентных
ламп приведены в табл. 5.18.
Технические характеристики ЛЛ OSRAM FLUORA" Таблица 5.18
Тип Мощность, Вт Цветность Световой поток, лм Диаметр d, мм Длина, мм
L15W/77 15 FLUORA 400 26 438
L18W/77 18 FLUORA 550 26 590
L30W/77 30 FLUORA 1000 26 895
L36W/77 36 FLUORA 1400 26 1200
L58W/77 58 FLUORA 2250 26 1500
Глава 5. Люминесцентные лампы
183
PHILIPS производит серию специальных ламп для аквариумов —
Aquarelle (Акварель). Специальный состав излучения этой люминес-
центной лампы оптимально подходит для передачи красоты рыб и рас-
тений в пресноводном аквариуме.
Свет ламп Акварель по спектральному составу очень близок к есте-
ственному, что обеспечивает оптимальные условия для фотосинтеза
и образования хлорофила. Дополнительным преимуществом ламп
Акварель является исключительно высокая энергетическая плотность
излучения в синей части спектра. Хорошо сбалансированный спектр
излучения стимулирует образование кислорода, а также оказывает бла-
готворное воздействие на аквариумные растения и рыбу и обеспечивает
хорошую цветопередачу.
Лампы предназначены для использования в сети переменного тока
со стандартными или высокочастотными ПРА. В табл. 5.19 приведены
габаритйые размеры ламп этой серии, а в табл. 5.20 — их технические
характеристики.
Гзбаритные размеры ламп PHILIPS серии Aquarelle Таблица 5.19
Тип Атах В min В max Стах Dmax
Цоколь G5
TLD8W/89 288,3 , 293,0 295,4 302,5 16,0
Цоколь G13
TLD14W/89 361,2 365,9 368,3 375,4 28,0
TLD15W/89 437,4 * 442,1 444,5 451,6 28,0
TLD18W/89 589,8 594,5 596,9 604,0 28,0
TLD25W/89 740,0 744,7 747,1 754,2 28,0
TLD30W/89 894,6 899,3 901,7 9Й8,8 28,0
TLD36W/89 1199,4 1204,1 1206,5 1213,6 28,0
TLD38W/89 1047,0 1051,7 1054,1 1061,2 28,0
TLD58W/89 1500,0 1504,7 1507,1 1514,2 28,0
Технические характеристики ламп PHILIPS серии Aquarelle
Таблица 5.20
Тип Цоколь Напряжение на лампе, В Ток лампы, А Индекс цветопередачи Цветовая температура, К Световой поток, лм Полезный срок службы, ч Вес нетто, г
TLD8W/89 G5 56 0,15 70 10000 340 8000 29
TLD14W/89 G13 45 0,38 70 10000 600 8000 66
TLD15W/89 G13 51 0,34 70 10000 750 8000 76
TLD18W/89 G13 59 0,36 70 10000 1020 8000 100
TLD25W/89 G13 82 0,38 70 10000 1440 8000 85
TLD30W/89 G13 98 0,36 70 10000 1820 8000 145
184
Электротехнический справочник
Таблица 5.20 (продолжение)
Тип Цоколь Напряжение на лампе, В Ток лампы, А Индекс цветопередачи Цветовая температура, К Световой поток, лм Полезный срок службы, ч Вес нетто, г
TLD36W/89 G13 103 0,44 70 10000 2450 8000 186
TLD38W/89 G13 104 0,43 70 10000 2380 8000 162
TLD58W/89 G13 111 0,67 70 10000 3800 8000 233
В зависимости от индивидуальных предпочтений лампы Акварель
могут использоваться вместе с лампами PHILIPS TL-D / 80 New Generation
или TL-D I 90 De Luxe для создания различных зрительных впечатлений
без ухудшения биологических свойств излучения ламп Акварель.
Лампы для декоративного освещения
Цветные лампы красного, зеленого, желтого, синего цвета, предна-
значенные для светового оформления в декоративных целях, имеются
в номенклатуре всех ведущих производителей ЛЛ. В табл. 5.21 приве-
дены основные характеристики цветных ламп OSRAM, а в табл. 5.22 и
табл. 5.23 приведены основные характеристики цветных ламп PHILIPS.
Характеристики цветных люминесцентных ламп OSRAM Таблица 5.21
Тип Мощность, Вт Цвет свечения Световой поток, лм Диаметр d, мм Длина, мм
L18W/60 18 Красный 900 26 590
L18W/62 18 Желтый 980 26 590
L18W/66 18 Зеленый 1800 26 590
L18W/67 18 Синий 400 26 590
L30W/67 30 Синий 600 26 895
L36W/60 36 Красный 2400 26 1200
L36W/62 36 Желтый 2300 26 1200
L36W/66 36 Зеленый 4700 26 1200
L36W/67 36 Синий 1000 26 1200
L58W/60 58 Красный 3800 26 1500
L58W/62 58 Желтый 3700 26 1500
L58W/66 58 Зеленый 7300 26 1500
L58W/67 58 Синий 1600 26 1500
Габаритные размеры цветных люминесцентных ламп PHILIPS Таблица 5 22
Тип Габаритные размеры, мм
Атах В min В max С max
TLD18W 589,8 594,5 596,9 604,0
TLD36W 1199,4 1204,1 1206,5 1213,6
Глава 5. Люминесцентные лампы
185
Характеристики цветных люминесцентных ламп PHILIPS Таблица 5.23
Тип Цоколь Напряжение на лампе, В Ток- лампы, А Световой поток, лм Спад потока после 5000 ч, % Вес, г
Красный
TLD18W/15 G13 59 0,36 25 90 100
TLD36W/15 G13 103 0,44 60 90 186
Желтый
TLD18W/16 G13 •59 0,36 660 75 100
TLD36W/16 G13 103 0,44 1580 75 186
Зеленый
TLD18W/17 G13 59 0,36 1300 60 100
TLD36W/17 G13 103 0,44 • 3140 60 186
. Синий 1 i Я* ‘
TLD18W/18 G13 59 0,36 400 70 100
TLD36W/18 G13 103 0,44 970 70 186
5.6. Компактные люминесцентные лампы
Классификация КЛЛ
КЛЛ делятся на три подгруппы:
♦ подгруппа 1 — двухвыводные (штырьковые), имеющие встроен-
ный в специальный цоколь G23, стартер с конденсатором и предна-
значенные для работы с внешним электромагнитным ПРА;
♦ подгруппа 2 — четырехвыводные (штырьковые) универсальные, работа-
ющие совместно с внешним электронным или электромагнитным ПРА;
♦ подгруппа 3 — компактные люминесцентные лампы с интегриро-
ванным (встроенным) в цоколь электронным балластом (ЭПРА).
Имею'г стандартный резьбовой цоколь Е27 (или Е14).
Дополнительные возможности КЛЛ
Некоторые КЛЛ обладают также дополнительными возможностями.
Одна из серий КЛЛ с дополнительными возможностями — серия OSRAM
DULUX* EL VARIO — электронные КЛЛ с возможностью регулирова-
ния светового потока. Их особенности:
♦ 12-летний срок службы (при работе около 3 ч в день);
♦ регулировка светового потока без светорегулятора;
♦ уменьшение светового потока более чем на 50 % с помощью про-
стого выключения и повторного включения лампы в течение 3 с;
♦ дополнительная экономия электроэнергии с помощью простого вы-
ключения и повторного включения лампы в течение 3 с, после кото-
рого потребление тока лампой уменьшается более чем наполовину;
186
Электротехнический справочник
♦ возможность неограниченного по количеству раз выключения и
повторного включения лампы OSRAM DULUX" EL VARIO.
Эти лампы могут найти широкое применение как в быту, так и в про-
фессиональной сфере (гостиницы, предприятия общественного пита-
ния) — везде, где нужно изменять уровень освещенности.
Благодаря своей неограниченной прочности на включение и выклю-
чение лампа OSRAM DULUX’ EL VARIO является предпочтительным
источником света для систем лестничного освещения с режимом автома-
тического отключения.
Еще одна серия ламп с дополнительными возможностями — серия
OSRAM DULUX’ EL SENSOR — электронные КЛЛ с фотоэлементом и
потенциометром. Их особенности:
♦ средний срок службы 15 тыс. ч;
♦ лампа OSRAM DULUX* EL SENSOR автоматически включается при на-
ступлении темноты и автоматически выключается при дневном свете;
♦ возможность регулировки порога срабатывания фотоэлемента.
Устанавливаемое время включения и выключения обеспечивает
возможность эксплуатации во многих рабочих положениях (на-
пример, в открытых светильниках или в светильниках с опаловым
защитным стеклом);
♦ распознавание фотоэлементами дневного света по спектральному
распределению излучения.
Можно с уверенностью утверждать, что за КЛЛ — будущее, которое
создается уже сегодня.
Соответствия КЛЛ различных производителей
Соответствия некоторых серий компактных люминесцентных ламп
OSRAM, GE Lighting, PHILIPS приведены в табл. 5.24.
Соответствия некоторых серий КЛЛ OSRAM, GE Lighting, PHILIPS Таблица 5.24
OSRAM GE Lighting PHILIPS Lighting
Четырехвыводные компактные люминесцентные лампы для работы с внешним электронным ПРА
DULUX’ S/E Biax S/E PL-S4-PIN
DULUX’ D/E Biax D/E PL-C4-PIN
DULUX’T/E (IN) BiaxT/E PL-T4-PIN
DULUX’L(SP) BiaxL PL-L4-PIN
DULUX’ F - -
- Biax Q/E Master PL-H
- Biax 2D/E PL-Q Pro
Двухвыводные (co встроенным в цоколь стартером) компактные люминесцентные лампы для работы с внешним электромагнитным ПРА
DULUX’S | Biax S PL-S2-PIN
Глава 5. Люминесцентные лампы
187
Таблица 5.24 (продолжение)
OSRAM GE Lighting PHILIPS Lighting
DULUX’ D Biax D PL-C2-PIN
DULUX’T BiaxT PL-T2-PIN
- Biax 2D PL-Q Pro
Компактные люминесцентные лампы с интегрированным в цоколь электронным ПРА и предназначенные для непосредственной замены ламп накаливания
Dulux EL 2-turn El4 Electronic Biax M ECOTONE Economy
Dulux EL 2-turn E27 Electronic Biax D ECOTONE Economy
Dulux EL 3-turn LONGLIFE, FACILITY, ECONOMY, VARIO, SENSOR Electronic BiaxT PLE-T
Dulux EL Globe Electronic Biax Globe PL E-D Decor Globe EL/A, Vanity Globe BC-EL/A
Electronic Biax Q -
- Genura R80 Induction Lamp -
DULUX’ EL CLASSIC - Ecotone AMBIANCE
DULUX’EL REFLECTOR - Reflector Flood BC-EL/A BR-30Flood SLS/R30
CIRCOLUX’ EL - FC8T9/SYS
- - Twister BC-EL/DT
Технические характеристики КЛЛ
Характеристики КЛЛ OSRAM LUMILWC (группа цветопередачи 1В) Таблица 525
Тип Мощность, Вт Световой поток, лм, для ламп с цветностью ДлинаU MM
860, Daylight 840, Cool White 830, Warm White 827, INTERNA
OSRAM DULUX’T
DULUX T13W/— 13 - 900 900 900 90
DULUX T18W/— 18 - 1200 1200 1200 100
DULUX T26W/— 26 - 1800 1800 1800 115
OSRAM DULUX’T/E
DULUX T/E 13W/— 13 - 900 900 900 90
DULUX T/E 18W/— 18 - 1200 1200 1200 100
DULUX T/E 26W/— 26 - 1800 1800 1800 115
DULUX T/E 32W/— 32 - 2400 2400 2400 131
DULUX T/E 42W/— 42 - 3200 3200 3200 152
DULUX T/E 57W/— 57 - 4300 4300 4300 181
OSRAM DULUX* D
DULUX D10W/— 10 - 600 600 600 87
DULUX D13W/— 13 - 900 900 900 115
DULUX D18W/— 18 - 1200 1200 1200 130
DULUX D26W/— 26 - 1800 1800 1800 149
OSRAM DULUX" D/E
DULUX D/E 10W/— 10 - 600 600 600 87
DULUX D/E 13W/— 13 - 900 900 900 115
DULUX D/E 18W/— 18 - 1200 1200 1200 130
DULUX D/E 26W/— 26 - 1800 1800 1800 149
188
Электротехнический справочник
Таблица 5.25 (продолжение)
Тип Мощность, Вт Световой поток/ лм, для ламп с цветностью Длина L, MM
860, Daylight 840, Cool White 830, Warm White 827, INTERNA
OSRAM DULUX’S
DULUX S5W/— 5 - 250 250 250 85
DULUX S7W/— 7 375 400 400 400 114
DULUX S9W/— 9 565 600 600 600 144
DULUXS 11W/— 11 850 900 900 900 214
OSRAM DULUX’S/E
DULUX S/E 5 W/— 5 - 250 - 250 85
DULUX S/E 7W/— 7 - 400 400 400 114
DULUX S/E 9W/— 9 - 600 600 600 144
DULUX S/E 11W/— 11 - 900 900 900 214
OSRAM DULUX® F
DULUX F18W/— 18 - 1100 1100 1100 122
DULUX F24W/— 24 - 1700 1700 1700 165
DULUX F36W/— 36 - 2800 2800 2800 217
OSRAM DULUX® L
DULUX L18W/— 18 - 1200 1200 1200 217
DULUXX24W/— 24 - 1800 1800 1800 317
DULUX L36W/— 36 2750 2900 2900 2900 411
DULUX L40W/— 40 3325 3500 3500 3500 533
DULUX L55W/— 55 4550 4800 4800 4800 533
DULUX L80W/— 80 - 6000 6000 - 570
OSRAM
DULUX* Т
OSRAM
DULUX* Т/Е
OSRAM
DULUX* D
OSRAM
DULUX* D/E
OSRAM OSRAM
DULUX* S DULUX* S/E
Puc. 5.11. Габаритные размеры OSRAM DULUX® (к табл. 5.25)
Глава 5. Люминесцентные лампы
189
Характеристики КЛЛ OSRAM LUMILUX* DE LUXE (группацветопередачи 1A) Таблица 5.26
Тип Мощность, Вт Световой поток, лм, для ламп с цветностью Длина L, мм
950, Daylight 940, Cool White 930, Warm White
OSRAM DULUX* L
DULUX L18W/— 18 750 750 750 217
DULUX L24W/— 24 1200 1200 1200 317
DULUX L36W/— 36 1900 1900 1900 . 411
DULUX L40W/— 40 2200 - - 533
DULUX L55W/— 55 3000 3000 3000 533
Характеристики КЛЛ OSRAM DULUX9 EL с цветностью 827 INTERNA Таблица 5.27
Тип Мощность, Вт Световой поток, лм Диаметр d, мм Длина L, мм
OSRAM DULUX* EL Mini
DULUX EL 3W/827E14 3 100 30 115
DULUX EL5W/827 El 4 5 240 36 124
DULUX EL 7W/827 E14 7 400 45 136
DULUX EL11W/827E14 11 600 45 148
OSRAM DULUX* EL
DULUX EL 5W/827 E27 5 240 36 121
DULUX EL 7W/827 E27 7 400 45 131,5
DULUX EL11W/827E27 11 600 45 . 143
DULUX EL15W/827E27 15 900 52 140
DULUX EL20W/827E27 20 1200 52 ' 153,5
DULUX EL23W/827E27 23 1500 58 173
OSRAM DULUX* EL CLASSIC *
DULUX EL CL В 5W/827 E14 5 150 46 131
DULUX EL CL A 5W /827 E27 5 150 60 111
DULUX EL CLB7W/827E14 7 280 46 131
DULUX EL CL A 7W /827 E27 7 350 60 111
DULUX EL CL A 10W /827 E27 10 500 60 123,5
DULUX EL CL A 11W /827 E27 11 550 70 147
DULUX EL CL A 15W /827 E27 15 800 70 . 149,5
OSRAM DULUX* EL FACILITY
DULUX EL FCY 10W /827 E27 10 500 45 129
DULUX EL FCY 10W/827 E14 10 500 45 133
DULUX EL FCY 14W/827 E27 14 800 52 131
OSRAM DULUX* EL SENSOR PLUS
DULUX EL 15W/Sensor 15 900 _ 52 I 140
OSRAM DULUX* EL REFLECTOR
DULUX EL-R15W/827 E27 15 335 102 143
DULUX EL-R 20W/827 E27 20 450 117,5 161
OSRAM DULUX* EL GLOBE
DULUX EL GL15W/827 E27 15 700 100 169
DULUX EL GL 20W /827 E27 20 1150 120 190
OSRAM CIRCOLUX* EL
CIRCOLUX EL 24W /827 E27 L 24 1700 225 99
OSRAM DULUX* EL VARIO
DELVAR 23W/827 E27 23 I 1500 58 173
190
Электротехнический справочник
OSRAM OSRAM OSRAM OSRAM OSRAM
DULUX®EL DULUX® EL DULUX® EL DULUX® EL DULUX® EL
E14 2-turn 2-turn CLASSIC В CLASSIC A
E14 E27 E14 E27
Рис. 5.12. Габаритные размеры OSRAM DULUX® EL
с цветностью 827INTERNA (к табл. 5.27)
Технические характеристики ламп OSRAM DULUX9
Таблица 5.28
Лампа OSRAM DULUX’ Напряжение лампы, В Ток ламы, мА Яркость, кд/см2
при 50 Гц при ВЧ ПРА при 50 Гц при ВЧ ПРА
DULUX S5W 35 - 180 - 2,5
DULUX S7W 47 - 175/180 - 2,6
DULUX S9W 60 - 170/180 - 2,8
DULUX S11W 91 - 155/- - 2,7
DULUX D 10W 64 - 190 - 4,0
DULUX DI 3W 91 - 175 - 4,0
DULUX DI 8W 100 - 220 - 4,5
DULUX D26W 105 - 325 - 5,5
DULUX T13W 91 - 175 - 4,2
DULUX T18W 100 - 225 - 4,7
DULUX T26W 105 - 325 - 6,0
DULUX S/E 5W 35 27 180 190 2,5
DULUX S/E7W 47 37 175 175 2,6
DULUX S/E 9W 60 48 170 170 2,8
DULUX S/E 11W 91 75 155 150 2,7
DULUX D/E 10W 64’ 51 190 190 4,0
DULUX D/E 13W 91 77 175 165 4,0
DULUX D/E 18W 100 80 220 210 4,5
DULUX D/E 26W 105 80 325 300 5,5
DULUX T/E 13W 91 77 175 165 4,2
DULUX T/E 18W 100 80 220 210 4,7
DULUX T/E 26W 105 80 325 300 6,0
DULUX T/E 32W - 100 - 320 6,5
DULUXT/E42W - 135 - 320 7,0
DULUX T/E 57W - 182 - 320 7,0
DULUX LI 8W 58 50 375 320 2,1
DULUX L24W 87 75 345 300 2,1
DULUX L36W 106 90 435 360 2,8
Глава 5. Люминесцентные лампы
191
Таблица 5.28 (продолжение)
Лампа OSRAM DULUX* Напряжение лампы, В Ток ламы, мА Яркость, кд/см2
при 50 Гц при ВЧ ПРА при 50 Гц при ВЧ ПРА
DULUX L40W - 126 - 320 2,3
DULUX L55W - 101 - 550 3,2
DULUX F18W 58 50 375 320 2,4
DULUX F24W 87 75 345 300 2,5
DULUX F36W 106 90 435 360 3,0
Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ Q/Е приве-
дены в табл. 5.29. В табл. 5.30 приведены характеристики этих ламп.
Для работы с дросселем / стартером
23,
G24d-1
G23
G24d-3
Рис. 5.13. Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ Q/Е (к табл. 5.29)
Для прямого подключения к сети
192
Электротехнический справочник
Таблица 5.29
Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ Q/E
Мощность лампы, Вт Габаритные размеры, мм, не более
А В С L D MOL
42 51 51 163,3 135,5 58 154
57 51 51 163,3 135,5 58 178
70 51 51 193,3 165,5 58 .208
Характеристики КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ Q/E Таблица 5.30
Мощность, Вт Код цветности Световой поток, лм Номинальный средний срок службы, тыс. ч Напряжение лампы, В Ток ламы, А
42 830 3200 10-12 140 0,3
835
840
57 827 4300 10-12 182 0,32
830
835
840
850
70 827 5200 10-12 219 0,32
830
835
840
850
Характеристики КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ 2D7E (4 штырьковая)
Таблица 5,31
Мощность, Вт Код цветности Световой поток, лм Номинальный средний срок службы, тыс. ч Длина, мм
10 827 650 10 * 92
835
16 827 1050 10 142
835
21 827 1350 10 142
835
860
28 827 2050 10 205
835
840
38 827 2850 10 205
. 835
55 827 4000 10 205
835
Глава 5. Люминесцентные лампы
193
Рис. 5.14. Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting
серии Biax™ 2D®/E, 4 штырьковой (к табл. 5.31)
5.7. Безэлектродные индукционные
люминесцентные лампы
Создание безэлектродных индукционных
люминесцентных ламп
Исследования возможностей использования электромагнитных коле-
баний высоких и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ) для возбуждения све-
тоизлучающего разряда, проводившиеся учеными в течение более ста
лет, привели к созданию в последнем десятилетии XX века безэлектрод-
ных источников света. И тем самым открыли дорогу для нового этапа в
развитии светотехники, связанного с внедрением долговечных и высоко-
эффективных индукционных и микроволновых ламп.
90-е годы прошлого столетия были ознаменованы эпохальным собы-
тием в концепции развития люминесцентных ламп. Лидерами в сфере
производства и разработки светотехнических изделий и систем — фир-
мами PHILIPS Lighting, GE Lighting (Дженерал Электрик Лайтинг) и
OSRAM — были разработаны и внедрены в производство безэлектрод-
ные индукционные люминесцентные лампы (ИЛЛ).
Принцип действия ИЛЛ
В этих лампах, как и в других люминесцентные лампах, для возбужде-
ния свечения люминофоров используется газовый разряд в парах ртути
и инертного газа (аргон или криптон). Поддержание разряда осуществля-
ется за счет энергии электромагнитного поля, которое создается в непо-
194
Электротехнический справочник
средственной близости от разрядного, объема. Создание безэлектродных
ИЛЛ стало возможным благодаря успехам полупроводниковой электро-
ники, которые позволили разработать малогабаритные и сравнительно
дешевые источники высокочастотной (ВЧ) энергии с высоким КПД.
Все возможные типы безэлектродных ИЛЛ состоят из трех основных
узлов:
♦ малогабаритного источника ВЧ энергии;
♦ устройства для эффективной передачи ВЧ энергии в разряд, назы-
ваемого индуктором;
♦ разрядного объема.
Первые серийные образцы безэлектродных индукционных люми-
несцентных ламп (ИЛЛ) были выпущены компанией PHILIPS Lighting в
1991 г. под торговой маркой QL (Quality Lighting). Эти люминесцентные
источники света, максимально приближенные по форме к лампе накали-
вания общего назначения (рис. 5.15).
Колба лампы имеет цилиндрическое углубление для размещения
индуктора, покрыта изнутри люминофором и наполнена инертным газом
с небольшим количеством ртути в виде амальгамы. Индуктор (соленоид)
с ферритовым сердечником, на который надета колба, является индуктив-
ностью выходного контура транзисторного ВЧ-генератора и связан с ним
через коаксиальный кабель для уменьшения потерь на ВЧ-излучение.
Электромагнитное поле индуктора на частоте 2,65 МГц возбуждает
разряд в парах ртути с УФ-излучением, воздействующим на люминофор-
ное покрытие из трехкомпонентной смеси гексагональных алюминатов,
активированных редкоземельными элементами, а люминофор, в свою
очередь, излучает видимый свет (рис. 5.16).
Время полного разгорания разряда — около 1 мин. Люминофор и
стекло защищены от ртутного загрязнения светопрозрачной защитной
пленкой (как и в ЛЛ типа Т5), обеспечивающей спад светового потока
менее 10 % после 10-20 тыс. ч и 25 % после 60 тыс. ч работы лампы.
Без защитной пленки 25 %-ный
спад светового потока происходит
после 8 тыс. ч, т. е. срок службы лампы
QL с защитной пленкой увеличива-
ется почти на порядок. Отметим, что
срок службы этих ламп существенно
превышает срок службы транзисто-
ров в ВЧ-генераторах.
На рис. 5.17 показаны зависимо-
сти количества исправных ламп и
падения светового потока от времени
Рис. 5.15. Внешний вид лампы QL работы ламп в часах.
Глава 5. Люминесцентные лампы
195
Рис. 5.16. Принцип действия безэлектродных индукционных люминесцентных ламп:
‘ а — магнитное поле индуктора; б—излучение света люминофором
Время горения
Спад светового потока
Рис. 5.17. Зависимости количества исправных ламп и падения
светового потока от времени работы
196
Электротехнический справочник
0 Совет.
Благодаря чрезвычайно большому сроку службы ИЛЛ представляют
собой идеальный источник света для освещения цехов с непрерывным
режимом работы и в случаях, когда доступ к светильникам при обслу-
живании затруднен, например, при значительной высоте установки
(потолки) и загроможденности зон подхода, а также там, где замена
ламп связана со значительными материальными затратами.
Технические характеристики ИЛЛ типа QL
Впервые лампы типа QL мощностью 85 Вт были использованы в све-
тильниках, изготовленных в стиле газовых фонарей и установленных
на одной из площадей Парижа, а также в пешеходной части Елисейских
полей. Лампы QL мощностью 55 Вт были использованы впервые в уста-
новках с полыми протяженными световодами в парапетной системе
освещения пешеходных и велосипедных дорожек нового моста в
г. Гроннингене (Голландия). В литературе приведено множество примеров
применения ламп типа QL в установках наружного и внутреннего осве-
щения: среди них подсветка часов на башне Биг Бен, освещение Палаты
лордов в Парламенте Великобритании, туннеля на автостраде между
городами Веве и Монтре на берегу Женевского озера, железнодорбжного
вокзала для высокоскоростного экспресса в Брюсселе, крупных торго-
вых центров в Мадриде, Барселоне, Гамбурге и т. д. В этих осветительных
устройствах, в основном, использовались лампы QL мощностью 165 Вт.
В Примечание.
Увеличение мощности ламп типа QL свыше 165 Вт ограничено воз-
можностями теплоотвода от индуктора и допустимыми уровнями
электромагнитных излучений.
По напряженности электрического поля предельно допустимый
уровень (ПДУ) излучения на рабочих местах в течение дня для частот
от 60 кГц до 3 МГц составляет 50 В/м, а по напряженности магнитного
поля — 5 А/м. В лампах типа QL и Genura разряд оказывает некоторое
экранирующее воздействие на уровень ВЧ-излучений индуктора. Цена
комплекта QL составляет около 250 евро. В табл. 5.32 приведены техни-
ческие характеристики QL.
Характеристики ИЛЛ типа QL Таблица 5.32
Параметр QL55W QL85W QL165W
Мощность системы QL, Вт 55 85 165
Световой поток, лм 3500 6000 12000
Глава 5. Люминесцентные лампы
197
Таблица 5.32 (продолжение)
Параметр QL55W QL85W QL165W
Световая отдача, лм/Вт 65 72 73
Цветовая температура излучения, К 2700 2700 -
3000 3000 3000
4000 4000 4000
Индекс цветопередачи, Ra более 80 более 80 более 80
Максимальное время зажигания и пережигания, с 0,5 0,5 0,5
Диапазон рабочих температур окружающего воздуха (в закрытом светильнике), °C от-20 до +65 от -20 до +65 от -20 до +65
Компактные ИЛЛ фирмы GE
Следующим этапом развития ИЛЛ являлось создание в 1994 году
фирмой GE Lighting компактной лампы типа Genura, в которой благо-
даря достижениям современной микроэлектроники ВЧ-генератор был
размещен в цоколе лампы.
И Примечание.
В отличие от QL, Genura относится к группе компактныхЛЛ (ВЧ гене-
ратор находится в цоколе лампы) и предназначена для непосред-
ственной замены стандартных ламп накаливания.
На рис. 5.18 показана эквивалентная замена рефлекторного светиль-
ника с лампой накаливания на безэлектродную ИЛЛ Genura.
Замена ЛН лампой Genura обеспечивает экономию электроэнергии в
4-5 раз и повышает продолжительность эксплуатации в 10-15 раз. Так,
экономический эффект при замене ЛН типа R80 лампами Genura (при
высокой начальной стоимости лампы Genura — около $ 25) достига-
ется через 8 месяцев, а в течение всего срока
службы (15 тыс. ч) эксплуатация 100 шт.
ламп Genura обеспечивает общую экономию
более $20000. Гарантированный срок службы
лампы Genura фирма GE Lighting скромно
заявила как 15000 ч, ссылаясь на стандарт
IEC 969.
По форме колбы и габаритным размерам
лампа Genura™ R80 соответствует зеркальной
ЛН типа R80 (100 Вт). В прицокольной части
лампы размещен транзисторный генератор
частотой 2,5 МГц, потребляющий 23 Вт от
сети переменного тока напряжением 230 В.
Колба лампы Genura покрыта изнутри люми-
нофором марки «Полилюкс» и наполнена ксе-
Рис. 5.18. ЗаменаЛН
на ИЛЛ Genura
в рефлекторном светильнике
198
Электротехнический справочник
Рефлектор
Колба с
люминофором
Индуктор
ВЧ генератор
Разрядный
обьем
Рис. 5.19. Внутреннее строение
лампы Genura
ноном с небольшим количеством
ртути. Внутреннее строение лампы
Genura показано на рис. 5.19.
Расположение индуктора с
ферритовым сердечником внутри
колбы лампы соответствует кон-
струкции безэлектродной ИЛЛ
типа QL. То обстоятельство, что
ВЧ-генератор находится в самой
лампе, ограничивает ее мощность и
срок службы, который в основном
определяется тепловой и радиаци-
онной стойкостью транзисторного
генератора. Экранирующее действие слабого ВЧ-разряда, по-видимому,
считается недостаточным, и в целях снижения уровня электромагнитных
излучений от индуктора на поверхности колбы под слоем люминофора
нанесено проводящее покрытие из тонкой пленки окиси цинка.
ИЛЛ типа Genura снабжена отражателем из белого полипропилена
марки Валокс, сохраняющего свою форму при изменении температуры от
-20 °C до +120 °C. Технические характеристики ИЛЛ Genura приведены в
табл. 5.33, а на рис. 5.20 показаны габаритные размеры этой лампы.
Технические характеристики ИЛЛ Genura
Таблица 5.33
Параметры Значение
Мощность лампы, Вт 23
Потребляемый ток, А 0,21
Световой поток, лм 1100
Световая отдача, лм/Вт 48
Цветовая температура излучения, К 2700
3000
Индекс цветопередачи, Ra 82
Минимальная допустимая температура окружающего воздуха, °C .-20
Масса лампы, г 200
Цоколь Е27
Рис. 5.20. Габаритные
размеры ИЛЛ Genura
Компактные ИЛЛ фирмы OSRAM
В конце 1990-х годов фирма OSRAM разработала и освоила выпуск
своей оригинальной безэлектродной индукционной люминесцентной
лампы, которая получила название ENDURA".
Глава 5. Люминесцентные лампы
199
Феррит Магнитное поле
Катушка Электрон
Люминофор
Свет
Рис. 5.21. Строение лампы ENDURA®
Конструкция этой лампы отличается тем, что индуктор располага-
ется вне колбы. Колба лампы ENDURA* представляет собой замкнутую
трубку, изогнутую в виде скругленного по углам прямоугольника. В
коротких участках прямоугольника расположены два индуктора с фер-
ритовыми кольцами. На рис. 5.21 показано строение лампы ENDURA*.
Такое устройство допускает значительное увеличение мощности и
снижение частоты электромагнитных колебаний, возбуждающих разряд
в лампах ENDURA*, по сравнению с ИИЛ, в которых индуктор распола-
гается внутри колбы лампы. Частота поступающего тока на индуктор от
ВЧ генератора QUICKTRONIC* составляет всего 250 кГц.
Использование стойких узкополосных люминофоров позволило
существенно увеличить удельную нагрузку и уменьшить габариты ламп
ENDURA*, а использование амальгамы ртути привело к ослаблению
зависимости светового потока от температуры. Достигнутые мощности
не являются предельными. Однако повышение мощности лампы до 150-
200 Вт и выше, по-видимому, ограничено в данной конструкции уров-
нями электромагнитных излучений, для снижения которых необходимы
специальные экраны.
Конструкция лампы ENDURA* удобна для ее использования в плоских
светильниках, в которых также размещаются компактные генераторы
QUICKTRONIC*, работающие на частоте 250 кГц.
В рекламных проспектах фирмы OSRAM обращается внимание на то,
что световой поток ламп ENDURA* сохраняется неизменным в широком
интервале температур. Они надежно зажигаются при температуре до
-30 °C, обеспечивают мгновенное повторное зажигание почти на пол-
ной мощности и обладают хорошей коммутационной способностью. Их
срок службы составляет 60 тыс. ч и ограничен долговечностью электрон-
ных генераторов. Отмеченные особенности ламп ENDURA* позволяют
использовать их в экстремальных условиях эксплуатации.
200
Электротехнический справочник
На рис. 5.22 показаны габаритные размеры ламп ENDURA', в табл. 5.34
приведены их технические характеристики.
Технические характеристики ламп OSRAM ENDURA9
Таблица 5.34
Параметры ENDURA" 75W ENDURA" 100W ENDURA" 150W
Мощность системы ENDURA*, Вт 75 100 150
Световой поток, лм 6500 8000 12000
Световая отдача, лм/Вт 80 80 80
Цветовая температура излучения, К 3000 3000 3000
4000 4000 • 4000
Индекс цветопередачи, Ra более 80 более 80 более 80
Потребляемый ток, А, от сети 220 В 0,4 0,64 0,7
Диапазон рабочих температур окружающего воздуха (в закрытом светильнике), °C от-25 до+50 от -25 до +50 от -25 до +50
Габаритные размеры (рис. 5.22) Колбы (1) 1_ = 313мм В = 139 мм Н = 72 мм L = 313mm В = 139 мм Н = 72 мм 1_ = 414мм В = 139 мм Н = 72 мм
QUICKTRONIC’S-исполнение (2) L = 181 мм В = 99 мм Н = 42 мм
QUICKTRONICT-исполнение (3) L = 423 мм В = 40 мм Н = 30 мм
Примечание.
Лампа OSRAM ENDURA9 разработана специально для таких областей
применения, в которых замена ламп представляет собой очень тру-
доемкий процесс, например, в наружном освещении, для промышлен-
ных цехов с высокими потолками или систем освещения в туннелях.
Рис. 5.22. Габаритные размеры (к табл. 5.34)
Глава 5. Люминесцентные лампы
201
В области создания светильников с лампами ENDURA’ особенно
преуспела фирма «Адольф Шух» в г. Вормсе (Германия). Ее специалисты
разработали светильники, предназначенные для экстремальных клима-
тических условий в камерах глубокой заморозки, смонтировали в 1998 г.
светотехническую систему, состоящую из ста светильников с лампами
ENDURA’ по 150 Вт, в цехе хлорного газа химического объединения
«Buna-Leuna-Olefinverbund» и создали взрывозащищенные светильники
(класс f «повышенная безопасность»).
В США и Канаде OSRAM известна под именем SYLVANIA, а безэлек-
тродная ИЛЛ ENDURA* называется ICETRON.
Надо отметить, что на сегодняшний день выпуск безэлектродных
ИЛЛ активно осваивают фирмы Юго-Восточной Азии. В частости фирма
«DIAS Electronic» (Китай) выпускает лампы Century. Фирма Hongyan
Lighting рз Китая производит целую линейку безэлектродных амаль-
гамных ИЛЛ различной формы с внешним опоясывающим индуктором
(аналоги ENDURA). Фирма Tungda Lighting из Гонконга разработала и
предлогает 6 типов безэлектродных ИЛЛ по типу QL и Genura.
ГЛАВА б
ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИЕ АППАРАТЫ
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП
6.1. Электромагнитные ПРА.
Принцип работы и недостатки
Что такое балласт?
Для включения разрядных ламп в сеть необходимы специальные
устройства, называемые балластами. Без балластов может работать очень
небольшое число видов ламп, причем, как правило, они непригодны для
освещения.
@ Определение.
Балласт — нагрузка, функция которой не связана напрямую с назна-
чением устройства. Балласт представляет собой сопротивление,
включенное последовательно с лампой, служащее для сознательного
ограничения тока, протекающего через лампу.
Для работы разрядной лампы к ней всего лишь должно быть прило-
жено напряжение, и через нее должен протекать ток. Лампа представляет
собой так называемую нелинейную нагрузку с убывающей характери-
стикой: чем выше напряжение, приложенное к лампе, тем меньше ток
через нее, и наоборот.
Внимание.
Когда мы включаем лампу напрямую в сеть, ток через нее начинает
лавинно нарастать, а напряжение между ее электродами — падать!
Фактически такая лампа замыкает сеть накоротко, в результате
чего сеть перегрузится, а лампа — погаснет.
Если последовательно с лампой включить сопротивление, сеть ока-
жется замкнутой не накоротко, а на это сопротивление. Перегрузки не
произойдет, и схема будет нормально работать.
В роли сопротивления могут выступать разные электротехнические
компоненты:
♦ на постоянном токе — резисторы;
♦ на переменном — резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
203
Примечание.
Наиболее удачным балластом для ЛЛ является дроссель, а не рези-
стор или конденсатор. Использовать вместо резистора катушку
индуктивности выгодно: она обладает так называемым реактив-
ным сопротивлением, на котором не выделяется ненужное тепло.
Применять конденсатор опасно (он не ограничивает начальные
импульсы тока ни в сети, ни в ЛЛ).
Промышленное исполнение катушки индуктивности с металлическим
сердечником и носит название дросселя. Это самый распространенный
вид балласта для разрядных ламп. За счет обязательного наличия в схеме
балласта схема включения ЛЛ оказывается относительно сложной по
сравнению с обычными лампами накаливания.
Вывод.
Для включения в сеть любого газоразрядного устройства, в том
числе и ЛЛ, обязательно требуется ограничитель тока, без кото-
рого произойдет лавинное нарастание тока в колбе лампы и, воз-
можно, взрыв (!). Если даже этого не случится, лампа все равно будет
мгновенно испорчена.
Схема светильника с электромагнитным ПРА
Для сети переменного тока в качестве ограничителя тока подходит
обыкновенный дроссель со специальным сердечником. Тип дросселя
должен соответствовать типу включаемой лампы, иначе лампа может
оказаться перегружена и перегорит намного раньше своего срока.
Наиболее распространенной и простой схемой включения ЛЛ явля-
ется стартерная (с простым индуктивным сопротивлением — дросселем,
представлена на рис. 6.1). Элементы LL1, El, Cl, С2, изображенные на
этой схеме, образуют пускорегулирующий аппарат (сокращенно ПРА).
Электроды
Трубка
Электроды
Рис. 6.1. Стартерная схема электромагнитного ПРА:
Е1, С1 — стартер; С2 — служит для повышения коэффициента
мощности, он же помехоподавляющий) конденсатор; LL1 —
токоограничительный дроссель; SA1 — включатель/выключатель
204
Электротехнический справочник
0 Определение.
Пускорегулирующий аппарат — электротехническое устройство,
обеспечивающее режимы зажигания и нормальной работы люминес-
центной лампы.
Рассмотрим принцип работы схемы. Холодная люминесцентная лампа
EL имеет высокое сопротивление между своими электродами. Поэтому
при включении напряжение сети, проходя через накальные электроды
лампы, целиком падает на ключевом элементе стартера. Ключевой эле-
мент — это небольшая неоновая лампочка, имеющая два электрода.
Один из электродов жесткий и неподвижный, а другой — биметалличе-
ский (могут быть и оба биметаллическими в зависимости от типа стар-
тера), изгибающийся при нагреве и замыкающий цепь в нагретом состоя-
нии. В холодном состоянии он разомкнут.
Поскольку на электродах этого ключа появляется разность электри-
ческих потенциалов, газ в колбе стартера ионизируется и разогревает
биметаллическую пластинку. В какой-то момент ключ стартера замыка-
ется, и появившийся в цепи электрический ток начинает «накачивать» в
дроссель L энергию. Энергия накапливается в индуктивном элементе в
виде магнитного поля.
Кроме того, ток разогревает электроды люминесцентной лампы.
Разогретым электродам присущ эффект термоэлектронной эмиссии,
широко использующийся в электронных лампах, кинескопах, вакуумных
индикаторах. Итак, в наполняющем баллон лампы газе появляются сво-
бодные заряды.
Одновременно с этим, после замыкания ключевого элемента стартера,
разряд в нем гаснет, биметаллическая пластина остывает, а ключ размы-
кается.
После размыкания контактов стартера и разрыва тока дросселя, маг-
нитное поле, спадая, пересекает витки дросселя и наводит в нем ЭДС само-
индукции, величина которой пропорциональна добротности дросселя.
Поэтому в момент размыкания контактов стартера на дросселе появ-
ляется высоковольтный импульс, величина которого уже достаточна для
поджига лампы. Напряжение этого выброса складывается с мгновенным
напряжением сети в момент размыкания стартера. Поэтому на лампе
появляется импульс напряжения, представляющий собой сумму индук-
ционного выброса дросселя и мгновенного напряжениея сети.
Амплитуда выброса зависит от накопленной энергии, а величина этой
энергии пропорциональна току дросселя в момент разрыва контактов
стартера. Поэтому высоковольтный выброс может оказаться не доста-
точным для поджига.
Например, если ток дросселя спадает и достигает нуля, как раз в
момент размыкания стартера, то выброса не будет вовсе. С учетом сдвига
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
205
по фазе между током и напряжением на лампе будет только мгновенное
напряжение сети — не более 300 В. Лампа не зажигается, и происходит
повторное замыкание стартера и дополнительный прогрев. То есть, про-
изошел фальшстарт (визуально — кратковременная вспышка).
. Вывод.
Если при разрыве стартера ток был не нулевым, а накопленной мощ-
ности достаточно, чтобы получцть высоковольтный выброс, то
лампа зажигается.
Зажигание характеризуется резким падением сопротивления газового
промежутка люминесцентной лампы. После зажигания стартер оказыва-
ется отключенным, поскольку его сопротивление много больше сопро-
тивления горящей лампы. Дроссель же, являясь индуктивным сопротив-
лением, поддерживает рабочее напряжение на электродах лампы (огра-
ничивает ток, проходящий через лампу).
Данная схема, как и другие классические электромагнитные пускоре-
гулирующие аппараты, имеют ряд существенных недостатков:
♦ вредное и неприятное мерцание 100 Гц, а в приэлектродных обла-
стях — 50 Гц, лампа питается переменным напряжением низкой ча-
стоты, и в паузах, при переходе сетевого напряжения через ноль,
газ успевает деоионизироваться, что можно описать как характер-
ное мерцание;
♦ наличие громоздкого и шумного дросселя и ненадежного старте-
ра (вышедший из строя стартер вызывает фальстарт лампы — не-
сколько вспышек перед стабильным зажиганием, который резко
снижает срок службы люминесцентной лампы);
♦ повышенный уровень шума и тепловыделения, возникающего при
работе дросселя;
♦ низкий коэффициент мощности;
♦ большая мощность потерь;
♦ нестабильность светового потока при колебаниях напряжения сети.
Совет.
[Д| Первым шагом по модернизации электромагнитного ПРА и устра-
нения некоторых его недостатков является замена обычного стар-
тера на электронный.
206
Электротехнический справочник
6.2. Электронные стартеры
Достоинства электронных стартеров
Наиболее простым решением повышения надежности работы элек-
тромагнитного ПРА является замена обычного биметаллического стар-
тера на электронный.
Электронный стартер конструктивно полностью совместим с обыкно-
венным биметаллическим стартером (или стартером тлеющего разряда),
и поэтому его установка не вызовет затруднений.
По сравнению с обычным стартером электронный имеет ряд преиму-
ществ:
♦ надежный поджиг лампы;
♦ фиксированное время прогрева лампы, определяемое частотой пи-
тающей сети (либо задается программно);
♦ увеличенный срок службы благодаря отсутствию механических частей;
♦ отсутствие электромагнитных помех;
♦ автоматический сброс при перебоях в напряжении питания;
♦ широкий диапазон рабочих температур (от -30 до +85 °C);
♦ защита от перегрузок по току;
♦ отключение стартера при старении лампы, что позволяет избежать
перегрева балластного устройства.
Разновидности электронных стартеров
Электронные стартеры выпускают многие фирмы. Наиболее извест-
ная на нашем рынке — это PHILIPS, которая выпускает электронные
стартеры следующих типов: S2-E для ламп мощностью 18-22 Вт; S10-E
для ламп мощностью 30-65 Вт (рис. 6.2).
Фирма OSRAM тоже выпускает электронные стар-
теры под названием DEOS ST 171 и DEOS ST 173:
♦ DEOS ST 171 для ламп мощностью 32-58 Вт;
♦ DEOS ST 173 для ламп мощностью 15-30 Вт.
Схемотехнически электронный стартер в большин-
стве случаев содержит два функциональных узла: схему
управления; высоковольтный коммутационный узел.
Н Примеры.
Специализированная микросхема электронного
стартера UBA2000T (фирмы PHILIPS) и высоковольт-
ный тиристор TN22 (фирмы STMicroelectronics).
Либо EFS2A-CD и EFS21-TL5 из набора микросхем EFS
STARLIGHT КГГ от фирмы STMicroelectronics (http://
www.st.com).
Рис. 6.2. Внешний
вид электронного
стартера S10-Е
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
207
Принцип действия электронного стартера
на ИМС UBA2000T
Рассмотрим более подробно электронный стартер, реализованный
на специализированной микросхеме фирмы PHILIPS — UBA2000T.
UBA2000T представляет собой интегральную схему, используемую в
электронных стартерах для люминесцентных ламп, предназначенных для
замены обыкновенных биметаллических стартеров.
Микросхема управляет предварительным прогревом электродов
лампы и ее поджигом. Время прогрева лампы строго определено путем
использования делителя частоты питающей сети. При выходе лампы из
строя схема автоматически отключается после семи неудачных попыток
поджига, предотвращая таким образом возможность перегрева балласт-
ного устройства. В случае возникновения перебоев в напряжении пита-
ния схема* автоматически сбрасывается в исходное состояние и обеспе-
чивает повторный поджиг лампы.
Микросхема UBA2000T обеспечивает выполнение последовательности
действий, необходимых для поджига люминесцентной лампы. Способы
включения микросхемы в цепи питания лампы приведены на рис. 6.4, а
функциональная блок-схема UBA2000T представлена на рис. 6.5.
Сетевое напряжение выпрямляется и делится при помощи внешних
резисторов R1 и R2 до необходимого уровня. При включении питания
буферный конденсатор С1 заряжается через резистивный делитель и вну-
тренний ключ S1; напряжение на конденсаторе используется для питания
микросхемы.
До тех пор, пока напряжение на буферном конденсаторе Vcc не пре-
высит пускового уровня Vcc (rst), осуществляется инициализация вну-
тренних цепей микросхемы. Когда напряжение питания Vcc достигнет
порога запуска Vcc (rst\ а пиковое значение VIN станет больше VIGN (то
есть сетевое напряжение находится вблизи своего пикового значения),
происходит открывание внешнего силового ключа. В результате через
электроды лампы, силовой ключ и интегральный датчик тока начинает
протекать ток прогрева электродов лампы.
Корпус типа: SO-8
Напряжениие на датчике тока Vsense
Общий GND
Выходное напряжение VOUT
Входное напряжение VIN
Тестовый вывод
Не используется
Напряжение питания
Не используется
UBA2000T 2С
Рис. б.З. Цоколевка микросхемы UBA2000T
208
Электротехнический справочник
Рис. 6.4. Способы включения микросхемы в цепи питанияЛЛ
а — первый способ; б — второй способ
Рис. 6.5. Функциональная блок-схема UBA2000T
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
209
Рис. б.б. Напряжение на выводе б (VCC)
На протяжении всего периода времени, пока замкнут внешний сило-
вой ключ, питание микросхемы осуществляется за счет буферного кон-
денсатора С1. Типичная форма напряжения на выводе 6 (Vcc) представ-
лена на рис. 6.6.
На протяжении периода прогрева электродов лампы происходит
разряд конденсатора. Напряжение с токоизмерительного резистора
поступает на компаратор, выходной сигнал которого используется в
качестве тактового сигнала для внутреннего счетчика. Этим счетчи-
ком определяется время прогрева электродов лампы, равное 1,52 с при
частоте питающей сети 50 Гц. Благодаря использованию счетчика время
прогрева выдерживается очень точно, так как зависит только от частоты
питающей сети.
После предварительного прогрева электродов лампы внешний сило-
вой ключ размыкается в момент времени, когда напряжение на токо-
измерительном резисторе соответствует протекающему току не менее
285 мА. В результате прерывания тока в цепи, содержащей индуктивную
нагрузку, происходит генерация высоковольтного импульса, который
осуществляет поджиг люминесцентной лампы.
После успешного поджига лампы напряжение на ней становится
значительно ниже сетевого. В результате напряжение питания микро-
схемы не превышает порогового уровня, необходимого для ее работы. На
рис. 6.6 приведена форма напряжения питания микросхемы при поджиге
лампы после второй попытки.
Во время прогрева электродов лампы питание микросхемы осу-
ществляется за счет энергии, запасенной в буферном конденсаторе, и
напряжение питания постепенно снижается. Если после подачи высоко-
вольтного импульса не произошло поджига лампы, то внешний силовой
ключ остается закрытым, и напряжение на буферном конденсаторе снова
повышается выше стартового уровня. Внешний силовой ключ снова
замыкается, и начинается следующий цикл прогрева и поджига лампы.
210
Электротехнический справочник
При всех последующих попытках поджига, кроме первой, время про-
грева уменьшено до 0,64 с, поскольку электроды лампы еще не остыли
после предыдущих неудачных попыток поджига. Внутренний-счетчик
ограничивает число неудачных попыток поджига до 7. Это предотвра-
щает мигание лампы в конце срока ее службы.
Микросхема UBA2000T содержит встроенные цепи защиты по току.
Когда ток через резистор датчика превышает порог защиты (iPROr)>
силовой ключ закрывается, и микросхема переходит в режим покоя.
Выключение и повторное включение напряжения питания приводят к
сбросу цепей защиты. Диаграмма состояний микросхемы в процессе
поджига лампы приведена на рис. 6.7.
Источник питания. При подаче напряжения питания на микросхему
происходит заряд буферной емкости и разрешается работа внутреннего
источника тока. Внутреннее напряжение питания микросхемы стаби-
лизировано и не зависит от напряжения на буферном конденсаторе.
Встроенный стабилитрон ограничивает напряжение на выводе 6 (Усс) на
уровне Vcc (si).
Компараторы напряжения. Компараторы отслеживают напряжение
на буферном конденсаторе и разрешают работу внутренних цепей микро-
схемы при достижении напряжением питания стартового уровня — Vcc
(si). Для первоначальной зарядки конденсатора требуется нёкоторый
период времени (см. рис. 6.6). Это время зависит от номинала конден-
сатора С1, тока потребления микросхемы и сопротивления внешнего дели-
теля на входе V1N (R1||R2). После заряда конденсатора С1 и при условии,
что сетевое напряжение находится вблизи своего максимального значения,
генерируется импульс тока, открывающий внешний силовой ключ.
В случае если напряжение питания падает до уровня, указывающего
на отсутствие сетевого напряжения, внутренние цепи микросхемы сбра-
сываются, и она становится готова для осуществления прогрева и пуска
лампы при повторном включении сетевого напряжения.
Триггер. Состояние внутреннего триггера отражает состояние внеш-
него силового ключа. Процесс установки триггера определяется состоя-
нием компараторов напряжения, счетчика числа поджигов и режимом
покоя микросхемы. Сброс триггера управляется таймером, датчиком
тока и цепями защиты по току.
Датчик тока. Датчик тока управляет моментом выключения силового
ключа и осуществляет генерацию тактовых импульсов для управления
внутренними счетчиками микросхемы (рис. 6.8).
Для правильной работы ток прогрева электродов лампы должен нахо-
диться в пределах допустимого диапазона 1PR. Благодаря некоторому гисте-
резису отдельные пики тока прогрева электродов не оказывают влияния на
состояние счетчика. Кроме того, цепи датчика тока осуществляют допол-
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
211
Рис, 6,7, Диаграмма состояний микросхемы UBA2000Te процессе поджига лампы
нительную низкочастотную фильтрацию сигнала, устраняющую влияние
коротких импульсов тока на время прогрева электродов лампы.
Датчик фронта. Датчик фронта обеспечивает закрывание внешнего
силового ключа на падающем фронте выпрямленного тока прогрева.
Счетчик. При подаче на счетчик тактового сигнала с удвоенной часто-
той питающей сети счетчик задает длительность первого прогрева элек-
212
Электротехнический справочник
Г истерезис
rrm
Iso
Ток через
резистор
датчика
Тактовый
сигнал
(на счетчик)
Генерация тактового
сигнала при прогреве •
Закрывание внешнего
ключа при прогреве
Рис. 6.8. Генерация тактовых импульсов
тродов лампы и, если необходимо, длительность последующих шести
прогревов.
Схема управления временем прогрева. В зависимости от состояния
счетчика числа запусков выбирается большое (tPRF = 1,25 с) или малое
(fPRN = 0,64 с) время прогрева.
Счетчик числа запусков. Число запусков подсчитывается отдельным
счетчиком. После семи неудачных попыток запуска микросхема перево-
дится в состояние покоя. В состоянии покоя потребляемый ток увеличи-
вается, благодаря чему буферный конденсатор быстро разряжается при
отключении стартера от источника питания. Это обеспечивает автомати-
ческий сброс стартера при «горячей» замене неисправной лампы.
Цепи защиты по току. Если ток через измерительный резистор превы-
шает пороговое значение 1PROT, внешний силовой ключ закрывается. На
протяжении нескольких первых периодов открытого состояния силового
ключа (времени блокировки iD) работа цепей защиты по току запреща-
ется. Благодаря этому переходные процессы при открывании ключа не
приводят к срабатыванию цепей токовой защиты. В случае превышения
током порогового значения происходит отключение силового ключа, и
микросхема переводится в состояние покоя, предотвращая последующее
открывание ключа. Из этого состояния микросхема может быть выве-
дена только путем отключения напряжения питания.
Выходной буфер. Выходной буфер предназначен для управления внеш-
ним тиристором с^малым входным током либо мощным полевым транзи-
стором. В процессе включения микросхемы на ее выходе поддерживается
низкий уровень, предотвращающий открывание силового ключа.
Силовой ключ на тиристоре. Как уже упоминалось, UBA2000T может
работать совместно с высоковольтным тиристором TN22 (рис. 6.9). Он
представляет собой высококачественный несимметричный тиристор,
изготовленный по высоковольтной р-п-р-п диффузионной планарной
технологии. Производитель — фирма STMicroelectronics (www.st.com).
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
213
Тиристор выпускается в пластмассовых корпу-
сах IPAK (ТО-251), DPAK (ТО-252) и предназна-
чен для использования в электронных пусковых
устройствах люминесцентных ламп.
Основные технические характеристики тири-
стора TN22:
♦ напряжение лавинного пробоя VBR — 1200-
1500 В;
♦ ток удержания в открытом состоянии 1Н, не
менее — 175 мА;
DPAK (ТО-252)
(TN22-B)
IPAK (ТО-251)
(TN22-H)
Рис. 6.9. Схема и внешний вид
тиристора TN22
♦ управляющий ток ZGT> не более — 1,5 мА.
Максимальные значения параметров и режимов TN22:
♦ повторяющееся значение напряжения в закрытом состоянии (при
температуре кристалла Tj = НО °C) VDRM — 400 В;
♦ среднеквадратичное значение тока открытого тиристора (при угле
проводимости 180° и температуре корпуса Тс = 95 °C) IT (rms) — 2 А;
♦ среднее значение тока открытого тиристора (при угле проводимо-
сти 180° и температуре корпуса Тс = 95 °C) 1т (аг) — 1,8 А;
♦ неповторяющееся пиковое значение тока открытого тиристора
(при начальной температуре перехода Т.} = 25 °C):
• при = 8,3 мс — 22 А;
• при 1р = 10 мс — 20 А;
• предельное значение I2t при tp = 10 мс — 2 А2-с;
• критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии (при
IG = 5 мА и dJG / dt = 70 мА/мкс) — 50 А/мкс;
• рабочая температура кристалла --40...+110 °C;
• температура хранения TSTG-40...+150 °C.
Типичный пример использования микросхемы совместно с тири-
стором с малым входным током (типа TN22), используемым в качестве
внешнего силового ключа, приведен на рис. 6.4, а. При этом резистив-
ный делитель входного напряжения подключается не к общему проводу,
а к управляющему электроду внешнего ключа. Поскольку напряжение на
управляющем электроде ключа мало, это не приводит к заметному изме-
нению коэффициента деления.
Выходной буферный усилитель осуществляет генерацию импульса
тока, необходимого для открывания внешнего ключа ТН1. Этот импульс
тока синхронизирован с напряжением на выводе 4 (VIN). Силовой ключ
открывается, когда напряжение достигнет уровня V1GN. При этом ток
через делитель R1 и R2 является составной частью тока, необходимого
для открывания ключа. Если необходимо, то импульс тока повторяется
каждые полпериода сетевого напряжения. Когда требуется закрыть
214
Электротехнический справочник
внешний ключ, выходной буфер способен обеспечить большой втекаю-
щий ток, необходимый для надежного закрывания ключа.
Иногда бывает необходимо ограничить импульсный ток, протекаю-
щий при открывании ключа за счет разряда помехоподавляющего кон-
денсатора С2. Для этого последовательно с конденсатором может быть
включен резистор R3.
Силовой ключ на полевом транзисторе. Типовая схема использова-
ния микросхемы UBA2000T совместно с силовым ключом на полевом
транзисторе приведена на рис. 6.4, б. В этом случае резистивный делитель
подключается к общему проводу. Выходной буфер микросхемы работает
аналогично предыдущему случаю. Импульс выходного тока заряжает
затвор полевого транзистора. В результате транзистор открывается.
Для удержания транзистора в проводящем состоянии используется
высокоомный резистор, включенный между затвором транзистора и
буферным конденсатором С1. Необходимость этого резистора вызвана
тем, что выходной ток носит импульсный, а не непрерывный характер.
Необходимо отметить, что использование резистора приводит к увели-
чению тока разряда буферной емкости С1.
Внутренний стабилитрон ограничивает напряжение на выходе микро-
схемы, а, следовательно, и на затворе полевого транзистора на уровне
приблизительно 6,8 В.
Обе схемы применения требуют использования силового' ключа с
напряжением пробоя V(BR)AC или V(BR)DS, превышающим напряжение под-
жига люминесцентной лампы.
В табл. 6.1 приведены предельные значения параметров микросхемы
UBA2000T.
Предельные значения параметров микросхемы UBA2000T Таблица 6.1
Символ Параметр Условия Значение Единица измерения
не менее не более
V» Выходное напряжение См. примеч. 1 — 6 В
V.N Входное напряжение См. примеч. 2 — 125 В
VKS, Напряжение на тестовом выводе — — 6 В
USENSE Ток через резистор датчика тока См. примеч. 3 — 6 А
Pw Суммарная мощность рассеяния — — 395 мВт
TsTG Температура хранения — -55 150 °C
Тдмв Рабочая температура окружающей среды — -40 85 °C
Примечания к таблице.
1. Вывод подключен к внутреннему стабилитрону с напряжением пробоя около 6,8 В.
2. Вывод подключен к внутреннему стабилитрону с напряжением пробоя
130-230 В. Ток через вывод должен быть ограничен на уровне 10 мА.
3. Импульсное значение при длительности импульса 2 мс.
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
215
Принцип действия электронного стартера
на ИМС EFS STARLIGHT KIT
Набор микросхем EFS STARLIGHT KIT фирмы STMicroelectronics
(www.st.com) по своим функциональным возможностям и принципу
работы схож с рассмотренной ранее UBA2000T.
Разработчики из STMicroelectronics разделили электронный стартер
следующим образом:
♦ в микросхеме EFS2A-CD разместили все функциональные низко-
вольтные узлы (генератор, детектор, счетчик, компаратор);
♦ в микросхеме EFS21-TL5 — все силовые высоковольтные узлы (выг
ходной буфер, высоковольтный коммутатор с цепочкой защиты) и
источник питания для низковольтной EFS2A-CD.
Назначение выводов и типовая схема включения представлены на
рис. 6.10'и рис. 6.11, соответственно.
0 Внимание.
В отличие от UBA2Q00T электронный стартер, реализованный на
EFS2A-CD и EFS21-TL5, работает только с индуктивным балластом.
SO-14
микросхем EFS2A-CD и EFS21-TL5 22 мк
16 В
Рис. 6.11. Типовая схема включения
EFS2A-CDU EFS21-TL5
*
216
Электротехнический справочник
В зависимости от использования микросхемы EFS2A-CD или EFS2B-CD
будут доступны следующие интервалы прогрева электродов ЛЛ;
♦ для EFS2A-CD: если вывод 2 микросхемы на земле — 1,5 с, если на
Vcc — 2,65 с;
♦ для EFS2B-CD: если вывод 2 микросхемы на земле — 0,74 с, если на
Vqc — 1,24 с.
Вывод.
Электронный стартер, являясь составной частью электромагнит-
ного ПРА, позволяет улучшить и облегчить процесс поджига ЛЛ, но
решить все проблемы с питанием ЛЛ возможно только с помощью
электронного высокочастотного ПРА.
6.3. Электронные ПРА
Преимущества электронных ПРА
Электромагнитный ПРА (дроссель-стартер) имеет массу недостатков:
надоедливое жужжание, непроизвольные вспышки и частое мерцание,
исходящие от светильников использующих ЛЛ.
Основным и единственным его преимуществом является его деше-
визна. Но за низкой ценой дросселя и стартера скрываются высокие экс-
плуатационные расходы и масса неприятных факторов, влияющих на
здоровье людей.
Директивой Европейской комиссии №2000/55/ЕС предписан запрет
на продажу и применение электромагнитных ПРА с целью ускорения
повсеместного внедрения ЭПРА (электронных балластов) в странах
Евросоюза. В США от использования электромагнитных балластов отка-
зались еще раньше.
Директива комиссии ЕС о запрещении использования электромагнит-
ных ПРА, возможно с некоторой задержкой, но неизбежно окажет вли-
яние на принятие аналогичных решений и в России. Отрадным выгля-
дит опыт Белоруссии. Там уже разработаны и сегодня действуют новые
СНиППы, запрещающие устанавливать ПРА (стартеры и дроссели) в
дошкольных и школьных учреждениях, учебных заведениях и больницах,
а также на предприятиях, где требуется качественное освещение.
Бурное развитие электронной промышленности позволило создать
электронный ПРА, обеспечивший совершенно новое качество работы
люминесцентных ламп и светильников.
Широкое использование электронных ПРА (они же ЭПРА, они же
электронные балласты) связано с рядом их существенных преимуществ
по сравнению^: электромагнитными ПРА. Разделим их на четыре группы.
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
217
Группа 1 —влияние на здоровье:
♦ приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и
отсутствие шума благодаря работе в диапазоне 30-1 GO кГц;
♦ слабое электромагнитное поле.
Группа 2 — комфортность:
♦ надежное и быстрое (без мигания) зажигание ламп;
♦ стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напря-
жения;
♦ возможность регулировки светового потока;
♦ отключение по истечении срока службы лампы.
Группа 3 — экономичность:
♦ высокое качество потребляемой электроэнергии — близкий к еди-
нице коэффициент мощности благодаря потреблению синусои-
дального тока с нулевым фазовым сдвигом (при использовании ак-
тивного корректора мощности);
♦ уменьшенное на 20 % энергопотребление (при сохранении светово-
го потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной
частоте и более высокий КПД ЭПРА по сравнению с классически-
ми электромагнитным ПРА;
♦ увеличенный на 50 % срок службы ламп благодаря щадящему ре-
жиму работы и пуска;
♦ снижение эксплуатационных расходов за счет сокращения числа
заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров;
♦ дополнительное энергосбережение до 70 % при работе в системах
управления светом.
Группа 4 — экологичность:
♦ меньшее количество отходов ламп (на 30%) за счет увеличения
срока службы ЛЛ.
Основные направления развития ПРА
В настоящее время ассортимент ЭПРА насчитывает десятки типораз-
меров, отличающихся количеством и мощностью используемых с ними
ламп, наличием или отсутствием'возможности регулирования свето-
вого потока, характером включения ламп (с предварительным прогре-
вом электродов или без него), наличием функции защиты аппарата и
электросети от возможных аварийных ситуаций. При всем кажущемся
многообразии схемные решения современных ЭПРА ведущих мировых
производителей, в принципе, одинаковы (рис. 6.12).
Одной из ведущих компаний в разработке и производстве контроллеров
vдля управляющего каскада остается Int. Rectifier, США [http://www.irf.com].
218
Электротехнический справочник
Рис. 6.12. Внешний вид электронных балластов, работающих на двеЛЛ по 36 Вт:
а — производства фирмы OSRAM; б—производства фирмы PHILIPS
Однако последнее время серьезную конкуренцию им оказывают компании
THOMSON и PHILIPS.
OSRAM и TRIDONIC для уменьшения номенклатуры изделий при-
ступили к выпуску унифицированных ЭПРА, предназначенных не для
одного типа ламп, а для всей серии ламп различной мощности. Аппараты
Quicktronic-Multiwatt от OSRAM могут работать с люминесцентными лам-
пами 17 типоразмеров мощностью от 18 до 64 Вт и позволяют создавать
более 100 комбинаций из линейных, компактных или кольцевых ламп. Но
эти ЭПРА не обеспечивают плавное регулирование мощности ламп.
Серьезные разработки ведутся на пути создания систем управле-
ния освещенности, которые действительно решают задачи повышения
комфортности и экономии электроэнергии. Австрийская компания
TRIDONIC продвигает на рынок так называемые управляемые ЭПРА,
позволяющие управлять мощностью светового потока. К примеру, аппа-
раты серии EXCEL позволяют управлять мощностью ламп любым из
четырех способов: простым кнопочным включением, с помощью дат-
чика освещенности, цифровых сигналов стандарта DSI и цифрового сиг-
нала стандарта DALL
Использование ЭПРА с датчиками-освещенности, присутствия и вре-
мени позволяет сэкономить до 70 % электроэнергии, расходуемой на
освещение. Учитывая, что доля люминесцентных светильников админи-
стративных помещений составляет до 50 % от общего энергопотребления
в этих помещениях, внедрение систем управления освещением позволяет
сэкономить десятки киловат-часов в год. На текущий момент эти системы
весьма дороги и широкого применения не находят.
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
219
Электрические параметры ЭПРА
Электрические параметры ЭПРА различных фирм практически оди-
наковы:
♦ КПД — от 80 до 90 %;
♦ коэффициент мощности — не ниже 0,98;
♦ широкий диапазон напряжений питания.
Отечественные электронные ПРА
В линейке ЭПРА имеются аппараты с холодным пуском (не более пяти
включений в день) и с предварительным прогревом электродов (с неогра-
ниченным включением в день).
Относительно производства ЭПРА в России следует заметить, что
хорошие схемные решения время от времени предлагали компании
«Элекс-Электро» (г. Александров), «Трансвит» (г. Великий Новгород),
«Ситэл» (г. Москва), «Орбита» (г. Саранск) и др.
Однако на сегодняшний день пока ни одной из российских ком-
паний не удалось наладить стабильное производство качественного
и конкурентоспособного продукта. Причины этого кроются в отсут-
ствии финансирования, низкой квалификации рабочего персонала,
а также в неспособности создания процесса производства в целом.
Заслуживает внимания, пожалуй, только одна компания — ОАО
«ЭНЭФ» http://www.enef.by (Беларусь). Ее ассортиментная линейка
состоит из 117 видов ЭПРА (включая ЭПРА для ламп Т5 и регулируе-
мые балласты).
Несомненно, ведущие западные компании-производители ЭПРА,
хорошо понимая перспективы российского рынка, предлагают широ-
кий выбор этих изделий. Уже несколько лет назад отметились своим
присутствием в нашей стране компании OSRAM, HELVAR, TRIDONIC,
VOSLOH SCHWABE, PHILIPS и др.
Сегодня ни у кого не вызывает сомнения, что в ближайшие 3-5 лет
ЭПРА полностью вытеснят с рынка неэкономичные и вредные для здоро-
вья электромагнитные балласты. Кстати, многие, кто умеет считать деньги
и ценят свое здоровье и здоровье других, уже давно поменяли в используе-
мых светильниках стартеры и дроссели на современные ЭПРА.
Структурная схема электронного балласта
Рассмотрим принцип работы простого электронного балласта на при-
мере микросхемы IR2153. На структурной схеме электронного балласта
(рис. 6.13) точка «А» подключается с помощью ключей Кл1 и Кл2 то к
напряжению питания (17п = +310 В), то к общему проводу. Ключи, пере-
220
Электротехнический справочник
Рис. б. 13. Структурная схема электронного балласта
заряжая конденсатор, образуют переносное напряжение. В результате в
точке «А» возникают однополярные высокочастотные импульсы напря-
жения (частота коммутации обычно находится в пределах 30-100 кГц),
которые, во-первых, зажигают лампу, а, во-вторых, не дают газу деиони-
зироваться (отсутствие мерцания).
Q
Примечание.
При таком методе пуска и управления полностью исключен фаль-
старт, поскольку лампа гарантированно коммутируется на посто-
янное напряжение, провалы которого принципиально отсутствуют.
Сокращаются размеры индуктивного элемента. Регулировкой скваж-
ности (или фазы) импульсов коммутации можно добиться изменения
яркости свечения.
Как зажечь люминесцентную лампу
Чтобы зажечь лампу, нужно разогреть ее электроды. Поскольку в
схеме электронного балласта отсутствует стартер, необходимо каким-то
образом первоначально замкнуть силовую цепь, чтобы протекающий ток
разогрел электроды, а затем схему пуска отключить.
В лампах небольшой мощности (единицы ватт) первоначальное замы-
кание цепи можно осуществить при помощи конденсатора С. Однако
этот путь достаточно противоречив, поскольку для разогрева желательно
иметь как можно большее значение емкости, в то время как для возник-
новения хорошего резонансного эффекта выбирать эту емкость слишком
большой нельзя.
Разработчики поступили следующим образом. Они включили парал-
лельно конденсатору термистор с положительным температурным коэф-
фициентом РТС — позистор. В холодном состоянии сопротивление
позистора мало, и ток разогревает электроды лампы. Вместе с электро-
дами разогревается и позистор.
При определенной температуре сопротивление позистора резко
повышается, цепь разрывается, и индуктивный выброс зажигает
лампу. Позистор шунтируется низким сопротивлением горящей лампы.
Использование позистора позволяет лампе зажигаться плавно и снижает
износ электродов, что продлевает срок службы лампы до 20 тыс. ч.
Глава 6. Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
221
Существует также метод предварительного прогрева катодов (более
прогрессивный), заключающийся в том, что при прогреве частота драй-
вера выше резонансной частоты питания лампы. В результате лампа сна-
чала прогревается и только после того, как частота драйвера снижается
до резонансной, — поджигается.
Микросхемы управления балластами
Наиболее дешевые (китайско-польские) электронные балласты рабо-
тают в автогенераторном режиме и собираются из дискретных элемен-
тов. Отсюда наличие нескольких сложных намоточных элементов —
трансформаторов, большие габариты печатных плат, низкая надежность,
сложность настройки.
Ведущие фирмы-разработчики выпускают довольно широкий пере-
чень микросхем управления балластами. Существуют как микросхемы,
требующие наличия внешних силовых транзисторов, так и модифика-
ции, в которых силовые ключи интегрированы в один корпус со схемой
управления. Такие балласты довольно миниатюрны.
Совсем недавно появилось новое поколение микросхем управления
электронными балластами, обладающее многими сервисными и защит-
ными функциями. К сожалению, отечественные разработки микросхем
управления электронными балластами находятся в зачаточном состоя-
нии; поэтому приходится рассказывать лишь о том, как преуспели на
этом рынке зарубежные фирмы-производители силовой электроники.
Фирма International Rectifier (http://www.irf.com) производит микро-
схемы IR2156, IR2157, IR2159,IR2166, IR2167, IR2520, требующие внеш-
них силовых транзисторов, и микросхемы IR5xHxx с интегрированными
силовыми ключами.
Фирма STMicroelectronics (http://www.st.com) производит микро-
схемы L6569, L6571, L6574.
Фирма Motorola — МС2151, MPIC2151, MC33157DW.
Фирма Unitrode (Texas Instilments) — UC3871, UC3872.
Фирма PHILIPS — UBA2014, UBA2021, UBA2024.
Микросхемы имеют в своем составе:
♦ цепь управления затвором верхнего ключевого транзистора с воль-
тодобавкой;
♦ схему защиты от сквозных токов (защитная пауза 1,2 мкс);
♦ узлы стабилизации внутреннего питания;
♦ схему защиты от пониженного напряжения сети.
Кроме того, новое поколение микросхем MC33157DW, L6574,
UBA2021, UBA2024, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520 реализует:
♦ возможность установки времени прогрева накальных электродов;
222
Электротехнический справочник
♦ возможность установки скорости зажигания лампы за счет введе-
ния плавающей задающей частоты;
♦ возможность установки задержки включения силовых ключей;
♦ дополнительную защиту от незажигания лампы и включение за-
щитного режима в момент ее отказа;
♦ защиту при перегорании накальных электродов и контроль нали-
чия вставленной лампы;
♦ защиту от зажигания на частоте ниже резонансной;
♦ защиту от падения сетевого напряжения;
♦ автоматический перезапуск при кратковременном пропадании се-
тевого напряжения;
♦ защиту от перегрева кристалла.
Добавлю, что микросхема IR2159 является диммером — умеет регу-
лировать яркость лампы (фазовый метод регулировки).
Микросхемы IR2166, IR2167 имеют встроенный корректор коэффи-
циента мощности.
Программы для проектирования электронных балластов
Для упрощения и ускорения проектирования новых поколений элек-
тронных балластов (IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167) к лампам
разной мощности и типов разработаны как детальные рекомендации
Reference Designs (http://www.irf.com/forms/eltdk.html), так и ПО САПР
IRPLBDA4 (International Rectifier Lighting Ballast Design Software v.3), обе-
спечивающее почти полную автоматизацию проектирования вплоть до
перечня элементов схемы. САПР сегодня поддерживает 36 типов ламп и
7 различных конфигураций балласта, а также дает возможность добав-
лять новые. Более чем 20 параметров, включая частоту, напряжение, ток
и номиналы компонентов, выбираются пользователем. ;
ГЛАВА 7
СВЕТОДИОДНЫЕ МОДУЛИ,
ЛАМПЫ, ЛЕНТЫ
7.1. Устройство и принцип работы
светодиодов
Принцип действия светодиода
ВН Определение.
Я Светодиод (сокращенно СИД — светоизлучающий диод, в английском
варианте LED — light emitting duods) — это полупроводниковый при-
бор с электронно-дырочным р-п переходом или контактом металл-
полупроводник, генерирующий (при прохождении через него электри-
ческого тока) оптическое (видимое, УФ, ИК) излучение.
Напомню, что р-п-переход — это «кирпичик» полупроводниковой
электронной техники, представляющий соединенные вместе два куска
полупроводника с разными типами проводимости (один с избытком
электронов — «n-тип», второй с избытком дырок — «p-тип»). Если к р-п
переходу приложить «прямое смещение», т. е. подсоединить источник
электрического тока плюсом к p-части, то через него потечет ток.
Нас интересует, что происходит после того, как через прямо смещен-
ный р-п переход пошел ток, а именно момент рекомбинации (соеди-
нение) носителей электрического заряда — электронов и дырок, когда
имеющие отрицательный заряд электроны «находят пристанище» в
положительно заряженных ионах кристаллической решетки полупрово-
дника. Оказывается, что такая рекомбинация может быть излучательной,
при этом в момент встречи электрона и дырки выделяется энергия в виде
излучения кванта света — фотона.
Но не всякий р-п-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина
запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка
к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность
излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть
высокой. Для этого полупроводниковый кристалл должен содержать
224
Электротехнический справочник
мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения.
Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.
Но чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле
оказывается недостаточно. Приходится изготавливать многослойные
полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры. За
изучение этих структур российский физик Жорес Ж. И. Алферов (ака-
демик, директор Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе, лау-
реат Ленинской премии) получил золотую медаль Американского физи-
ческого общества за исследования гетероструктур на основе GalxAlxAs
еще в 70-х годах.
В 2000 г., когда стало ясно, как велико значение этих работ для разви-
тия науки и техники, насколько важны их практические применения для
человечества, ему была присуждена Нобелевская премия.
Какое строение имеет светодиод?
Самая распространенная конструкция светодиода — традицион-
ный 5-миллиметровый корпус. Конечно, это не единственный вариант
«упаковки» кристалла. На рис. 7.1 показано строение традиционного
5-миллиметрового светодиода.
Светодиод имеет два вывода — анод и катод. На катоде расположен
алюминиевый параболический рефлектор (отражатель). Он внешне
выглядит, как чашеобразное углубление, на дно которого помещен све-
тоизлучающий кристалл. Активный элемент — полупроводниковый
монокристалл — в большинстве современ-
ных 5-мм светодиодах используется в виде
кубика (чипа) размерами 0,3x0,3x0,25 мм,
содержащего р-n или гетеропереход и оми-
ческие контакты.
Кристалл соединен с анодом при
помощи перемычки из золотой проволоки.
Оптически прозрачный полимерный корпус
являющийся одновременно фокусирующей
линзой вместе с рефлектором определяют
угол излучения (диаграмму направленно-
сти) светодиода.
Рис. 7.1. Строение
традиционного
5-миллиметрового светодиода
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
225
7.2. Строение мощных светодиодов
Принципы получения белого свечения
Изобретение синих светодиодов замкнуло «RGB крут» и сделало воз-
можным получение светодиодов белого свечения. Существует 4 способа
создания белых СД со своими достоинствами и недостатками. Первый
способ — смешение излучения СД трех или более цветов.
На рис. 7.2 показано получение
белого света путем смешивания в
определенной пропорции излуче-
ния красного, зеленого и синего све-
тодиодов.
В принципе, такой способ должен
быть наиболее эффективным. Для
каждого из СД — красного, зеленого
или синего можно выбрать значения
тока, соответствующие максимуму
его внешнего квантового выхода
излучения. Но при этих J (ток СД) и
V (рабочее напряжение СД) интен-
сивности каждого цвета не будут
соответствовать значениям, необ-
ходимым для результирующих цве-
товых координат в области белого
цвета.
Этого можно достигнуть, изме-
няя число диодов каждого цвета и
составляя источник из многих дио-
дов. Для практических применений
Рис. 7.2. Получение белого света путем
смешивания излучения красного,
зеленого и синего светодиодов
этот способ встречает неудобства,
поскольку нужно иметь несколько источников различного напряжения,
много контактных вводов и устройства, смешивающие и фокусирующие
свет от нескольких или более СД.
В Примечание.
Даже наиболее качественные RGB-светодиоды характеризуются
тем, что получаемое при освещении ими поверхности световое
пятно хотя и является по большей площади белым без каких-либо
оттенков, но, тем не менее, по его краям все равно выделяются цвет-
ные полосы, имеющие форму дуг.
Обусловлено это тем, что кристаллы, излучающие синий, красный и зеле-
ный свет, естественно, несколько разнесены друг от друга в светодиоде.
226
Электротехнический справочник
Рис. 7.3. Получение белого света
с помощью излучения синего кристалла
и желтого люминофора
Второй способ— смешение
синего излучения СД с излуче-
нием желто-зеленого люмино-
фора. На рис. 7.3 показано полу-
чение белого света с помощью
кристалла синего светодиода и
нанесенного на него слоя желтого
люминофора.
Этот способ наиболее прост и в
настоящее время наиболее эконо-
мичный. Состав кристалла с гете-
роструктурами на основе InGaN/
GaN подбирается так, чтобы его
спектр излучения соответствовал
спектрам возбуждения люмино-
форов. Кристалл покрывается
слоем геля с порошком люмино-
фора таким образом, чтобы часть
синего излучения возбуждала люминофор, а часть — проходила без
поглощения.
Форма держателя, толщина слоя геля и форма пластикового купола
рассчитываются и подбираются так, чтобы спектр имел белый цвет в
нужном телесном угле. Сейчас исследуется около десятка различных
люминофоров для белых СД. На рис. 7.4 показано строение 5 мм свето-
диода, излучающего белый свет.
Третий способ — смешение излучения трех люминофоров (красного,
зеленого и синего), возбуждаемых ультрафиолетовым светодиодом. На
рис. 7.5 показано получение белого света с помощью ультрафиолетового
светодиода и RGB-люминофора.
Рис. 7.4. Строение 5 мм светодиода, излучающего белый свет
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
227
Этот способ использует
принципы и люминофоры,
хорошо разработанные в тече-
ние многих лет для люминес-
центных ламп. Он требует
только два контактных ввода
на один излучатель. Но этот
способ связан с принципиаль-
ными потерями энергии при
преобразовании света от диода
в люминофорах. Кроме того,
эффективность источника
излучения уменьшается, т. к.
разные люминофоры имеют
разные спектры возбуждения
люминесценции, не точно coot- D _ _ п а
Л ’ Рис. 7.5. Получение белого света
ветствующие УФ спектру излу- с помощью ультрафиолетового светодиода
чения кристалла СД. и RGB-люминофора
Для источников белого цвета важны не только цветовые координаты
суммарного спектра разных составляющих излучателя. Многолетние
исследования люминесцентных ламп показали, что для цветовых харак-
теристик необходимо учитывать отражение света от поверхностей с
различным спектром отражения. Этот учет можно количественно обо-
сновать, эмпирически введя индекс цветопередачи как среднее значение
индексов цветопередачи от 8 стандартных цветовых поверхностей*
ВВЦ Определение.
И Индекс цветопередачи, Ra — CRI (Color Rendering Index), характери-
M зует насколько близки к «истинным» будут видны цвета объектов,
при рассматривании их в свете СД.
Под «истинными» понимаются цвета, сформированные с использова-
нием тестового источника. Ra принимает значения от 1 до 100:
1 — наихудшая цветопередача;
100 — наи лучшая.
В Примечание.
Индекс более 80 является хорошим показателем, более 90 — отлич-
ным.
Суммирование излучения СД более трех цветов дает возможность
получить белый свет с индексом цветопередачи близким к 100 %.
Индекс цветопередачи для суммы голубого излучения СД с излуче-
нием желто-зеленого люминофора ниже, чем для других способов, но он
228
Электротехнический справочник
может быть улучшен применением дополнительного оранжево-красного
люминофора.
Для массового применения СД в обычном освещении необходимы
психофизиологические исследования зрительного восприятия цвета све-
тодиодов. Будущее покажет, в каких применениях целесообразно исполь-
зовать белые СД каждого из четырех типов.
Принципы построения мощных светодиодов
Конструкции мощных светодиодов основаны на следующих принципах:
♦ использованы высокоэффективные излучающие гетероструктуры
в системах AlGalnP/GaAs. AlGalnP/GaP и InGaN (активная область
гетероструктуры содержит либо одиночную, либо множественные
квантовые ямы);
♦ излучающие кристаллы имеют увеличенную площадь S более 1 мм2
(вместо 0,05 мм2 в стандартных СИД диаметром 5 мм), увеличение
площади кристалла направлено на увеличение рабочего тока, т. е.
на увеличение светового потока и снижение теплового сопротивле-
ния кристалла;
♦ для увеличения светового потока в ряде конструкций применяют-
ся несколько кристаллов, соединенных как последовательно, так и
параллельно-последовательно;
♦ в качестве кристаллодержателя для улучшения теплоотвода ис-
пользованы мощные медные или алюминиевые основания (радиа-
торы);
♦ для сбора и преобразования бокового излучения кристаллов при-
менены соответствующие рефлекторы;
♦ для эффективного вывода излучения и формирования заданной
диаграммы направленности излучения, конструкции светодиодов
содержат полимерную линзу, согласованную по размерам с отража-
телем бокового излучения, а также в некоторых конструкциях вто-
ричную оптику.
На данный момент широкое распространение получили светодиоды
типа Luxeon фирмы Lumileds Lighting. На рис. 7.6 показано строение
мощного светодиода Luxeon.
Подобную конструкцию имеет многие мощные недорогие светодиоды
китайских производителей. Конструкция светодиода Luxeon обеспечи-
вает эффективный отвод тепла от кристалла. Значительное количество
энергии, подводимой к светодиоду, все еще расходуется на нагрев кри-
сталла. Световая отдача белого светодиода Luxeon при номинальном пря-
мом токе 0,3 А составляет 30-40 лм/Вт. Т. е. это уже больше светоотдачи
классических и галогенных ламп накаливания.
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
229
Рис. 7.6. Строение мощного светодиода Luxeon
Светодиоды Luxeon делятся по электрической мощности на следую-
щие серии:
♦ Luxeon — 1 Вт (однокристальные с прямым рабочим током
350 мА);
luxeon III — 3 Вт (однокристальные с прямым рабочим током
0,7-1 А);
♦ Luxeon V — 5 Вт (четырехкристальные с прямым рабочим током
700 мА).
Светодиоды Luxeon делятся по исполнению:
♦ Emitter — единичный светодиод (базовый элемент);
♦ Star — Emitter на теплоотводящем основании.
На рис. 7.7 показан внешний вид белого светоди-
ода Luxeon Star (кристалл и рефлектор покрыты слоем
желтого люминофора). А на рис. 7.8 показан Luxeon
Side Emitting на основании Star. Благодаря специаль-
ной конической линзе (обратная линза) имеет круго-
вую диаграмму излучения.
♦ Star/C — Emitter на квадратном теплоотводя-
щем основании с разъемом.
♦ Star/O — Emitter с интегрированной вторич-
ной оптикой.
Рис. 7.7. Внешний вид
белого светодиода
Luxeon Star
230
Электротехнический справочник
Рис, 7.8. Внешний вид
Luxeon Side Emitting на
основании Star
Рис. 7.9. Внешний вид
белого светодиода
Luxeon Star
Рис. 7.10. Внешний вид
светодиодных
модулей Ring 6, Ring 12
На рис. 7.9 представлены слева направо Luxeon Star/O (с интегриро-
ванной вторичной оптикой), Luxeon Star и Luxeon Emitter.
Ring 6, Ring 12 — модуль, состоящий из 6 и 12 светодиодов Star/O,
закрепленных на кольцевом основании (рис. 7.10).
Помимо Lumileds Lighting высокоэффективные (мощностью 1 Вт) све-
тодиоды выпускают и другие известные фирмы производители, напри-
мер, OSRAM Optosemiconductors выпускает серию Golden DRAGON™.
В табл. 7.1 приведены технические характеристики светодиодов белого
света OSRAM, NICHIA, Edixeon мощностью 1 Вт.
Технические характеристики светодиодов
белого света OSRAM, NICHIA, Edixeon
Таблица 7.1
Тип изделия Световой поток, Лм Прямой ток номинальный, мА, Прямое напряжение номинальное, В Угол излучения, градус Производитель
Golden DRAGON™ LWW5SG, 25 350 3,8 120 OSRAM Optosemiconductors
NICHIA JUPITER™ NCCW022 23 350 3,8 70 NICHIA
NCCW023 23 350 3,8 35
EDSX-1LA1 . 35 350 3,7 120 Edison
EDSW-1FA1 50 350 3,7 60
Следующим этапом развития светодиодов Luxeon стали светодиоды
серии Luxeon К2. Варианты их исполнеуЬя представлены на рис. 7.11 и
рис. 7.12. На следующим рисунке (рис. 7.13) приведено внутреннее стро-
ение светодиода Luxeon К2.
Световой поток светодиов серии Luxeon К2, например, у LXK2-PW14-V00
составляет 120 лм при прямом рабочем токе 1 А.
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
231
Рис. 7.11. Внешний вид
светодиода серии Luxeon К2
на основании STAR
Рис. 7.12. Внешний вид
светодиода серии Luxeon
К2 (Emitting)
Рис. 7.13. Внутреннее строение светодиода серии Luxeon К2
7.3. Современные
высокоэффективные светодиоды
Реально достигнута световая отдача более 100 лм/Вт. Созданы белые
светодиоды с общим индексом цветопередачи Ra более 80. Срок службы
серийных светодиодов в среднем достиг 50 тыс. ч, а по сведениям некото-
рых фирм и 100 тыс. ч. Единичная мощность светодиодов достигла 10 Вт.
Стоимость светодиодов снижается довольно быстро (например, в
продаже доступны налобные фонари с 9 белыми 5-мм светодиодами
мощностью около 0,04 Вт каждый по цене всего 100 руб. РФ (вместе с
батарейками). Т. е. цена одного белого светодиода в этих фонарях не пре-
вышает 5 рублей, тогда как всего четыре года назад она составляла около
$ 5). В мире ежегодно производится несколько миллиардов светодио-
дов. Бесспорным лидером по объемам производства в этой области стала
КНР вместе с другими странами юго-восточной Азии.
Но в производстве качественных высокоэффективных светодиодов и
кристаллов для них лидером является американская фирма Cree (www.
cree.com), которая первой начала делать светодиоды на подложке не из
сапфира или кремния, а из карбида кремния (SiC), имеющего значи-
232
Электротехнический справочник
Рис. 7.14. Внешний вид
светодиода серии
XLampXR-ELED
Рис. 7.16. Внешний вид
светодиода Luxeon Rebel
AllnGaN
Рис. 7.17. Внешний вид
светодиода Luxeon Rebel
AllnGaP
Рис. 7.15. Светодиод серии
XLamp XR-E LED установлен
на плате
Керамическая
подложка
Термослой
Силиконовая
линза
TVS
защитный
сапрессор
Металлосоединяющий
(электропроводящий)
электроизолятор
слой
Рис. 7.18. Внутреннее строение светодиодов
серии Luxeon Rebel (AllnGaN)
Катод
Светоизлучающий
кристалл
Связующий слой
тельно меньшее тепловое сопротивление, используя в светоизлучающих
кристаллах нитриды галлия и индия (рис. 7.14, рис. 7.15). Это’позволило
повысить световую отдачу белых светодиодов до 80-100 лм/Вт.
Надо отметить, что сегодня на базе кристаллов Сгее выпускают
свои светодиоды такие крупные производители как OSRAM Opto
Semiconductor, Seoul Semiconductor, LedEngin, dison Opto Corporation,
Avago Technology и многие другие. В свою очередь не отстает от лидера и
компания Lumileds (PHILIPS), выпустив недавно новую линейку свето-
диодов Luxeon® Rebel (рис. 7.16 — рис. 7.19).
Световой поток светодиодов Luxeon® Rebel в частности
LXML-PWC1-0100 составляет 100 лм при токе 350 мА и 180 лм при токе
700 мА. Т. е. при токе 350 мА светоотдача составляет приблизительно
100 лм/Вт. Интересные светодиоды для местного и общего освещения
выпускает и OSRAM Opto Semiconductor. Световой поток светодиода
OSTAR составляет 1000 лм (рис. 7.20).
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
233
Силиконовая
Катод
Золотая проволочная
перемычка
Светоизлучающий кристалл
Рис. 7.20. Внешний вид
светодиода серии OSTAR
линза
Связующий слой
Металлосоединяющий.
(электропроводящий)
электроизолятор СЛОй
Рис. 7.19. Внутреннее строение светодиодов
серии Luxeon Rebel (AllnGaP)
Керамическая
подложка
Термослой
7.4. Питание светодиодов
Требования к питанию светодиодов
Для того чтобы светодиодное освещение вошло в перечень традици-
онных источников света помимо увеличения световой отдачи и умень-
шения стоимости самих светодиодов необходимо решить еще одну про-
блему. Это проблема специализированного электрического питания
светодиодов и светодиодных модулей. Вести разговоры о том, что све-
тодиоды будут работать 100 000 часов или хотя бы 10 000 часов без каче-
ственного электрического питания, нереально.
Во-первых, блок электропитания должен сохранять работоспособ-
ность в течение назначенного временного ресурса порядка 50 000 часов
и более, обеспечивая при этом требуемые характеристики.
Во-вторых, питание должно быть стабилизированным по току (иде-
альный вариант — величина тока должна стабилизироваться по темпе-
ратурной зависимости светоизлучающего кристалла), иметь защиту от
импульсов перенапряжения и обратной полярности.
В-третьих, цена всего вышеуказанного не должна существенно пре-
вышать стоимость светодиодного модуля.
Особенности питания белых светодиодов
Рассмотрим более подробно особенности питания белых светодиодов.
Как известно, светодиод имеет нелинейную вольтамперную характери-
стику с характерной «пяткой» на начальном участке (рис. 7.21).
Как мы видим, светодиод начинает светиться, если на него подано
напряжение больше 2,7 В.
234
Электротехнический справочник
Рис. 7.21. Вольтам пер ная характеристика светодиода белого свечения
Внимание.
При превышении порогового напряжения (выше
ЗВ) ток через светодиод начинает быстро
расти и здесь требуется ограничить ток, ста-
билизировать его на определенном уровне.
Простейшим ограничителем тока через светодиод
является резистор. Существует несколько вариан-
тов схемотехнического включения светодиодов. Они
делятся на схемы с параллельным, последовательным
и смешанным включением. При последовательном
включении светодиодов (как показано рис. 7.22) про-
текающий через светодиоды ток I будет равен
J _ иПИТ - (Uvdl + Uvd4 + Uvd3)
R
R
Рис. 7.22. Схема
последовательного
включения
светодиодов
Последовательное включение преследует цель либо повысить мощ-
ность излучения, либо увеличить излучаемую поверхность.
Недостатками последовательного включения является:
♦ во-первых, с увеличением числа светодиодов увеличивается и на-
пряжение питания, потому что для прохождения тока через после-
довательно включенные светодиоды необходимо соблюдение усло-
вия > Uvdl + Uvd4 + Uvd3;
♦ во-вторых, увеличение числа светодиодов понижает надежность
системы, при выходе из строя одного из светодиодов перестают ра-
ботать все последовательно включенные светодиоды.
При параллельном включении светодиодов через каждый излучатель
протекает отдельный ток, задаваемый отдельным токозадающим рези-
стором.
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
235
На рис. 7.23 показана схема параллельного включения излучающих
диодов. Суммарный ток, потребляемый из источника питания, в этом
случае равен
т Uпит ~ Uvdl U пит - Uvd2 U пит - Uvd2
~ BA ~ R1 BA ’
Преимуществом параллельного включения является высокая надеж-
ность, так как при выходе из строя одного из излучателей остальные про-
должают работать. Недостатки:
♦ каждый светодиод потребляет отдельный ток и повышается энер-
гопотребление;
♦ увеличиваются потери на токозадающих резисторах.
Наиболее эффективным является смешанное (комбинированное)
последовательно-параллельное включение, показанное на рис. 7.24.
В этом случае число последовательно включенных излучателей ограни-
чено напряжением питания, а число параллельных ветвей выбирается в
зависимости от требуемой мощности.
Если считать, что каждая ветвь потребляет
один и тот же ток и, следовательно, все эле-
менты схемы идентичны, то суммарный ток,
потребляемый из источника питания при
смешанном соединении
U пит и Uvd
= R ’
Рис. 7.23. Схема
где п — число последовательно включенных
светодиодов в одной ветви; N — число парал-
лельных ветвей.
Смешанное соединение включает в себя
положительные свойства вариантов парал-
лельного и последовательного включения.
В связи с тем, что зрительный аппарат
человека является инерционным, довольно
часто при питании светодиодов используют
импульсный ток. Величина среднего импульс-
ного тока, протекающего через светодиод,
определяется из выражения
параллельного включения
светодиодов
Рис. 7.24. Схема
последовательно-
параллельного включения
светодиодов
td
td + tb
236
Электротехнический справочник
Рис. 7.25. Временные диаграммы
импульсного тока
На рис. 7.25 показаны временные диа-
граммы импульсного тока. Если заданы
длительность импульса и длительность
паузы, то можно определить значение
максимально допустимого значения
импульсного тока:
j td
тса~ ^td + tb’
Рис. 7.26. Схема простейшего
линейного стабилизатора тока
где 1ном — номинальный ток светодиода.
Как уже упоминалось, резистор явля-
ется элементом, ограничивающий ток,
протекающий через светодиод. Но рези-
стор удобно применять, если питающее
напряжение постоянно. На практике
часто случается, что напряжение не ста-
бильно, например, напряжение аккуму-
ляторной батареи уменьшается при ее
разряде довольно в широких приделах. В
этом случае широко применяют линей-
ные стабилизаторы тока.
Простейший линейный стабилизатор тока можно собрать на широко
распространенных микросхемах типа КР142ЕН12(А), LM317 (и их много-
численных аналогах), как показано на рис. 7.26.
Резистор R выбирается в пределах 0,25-125 Ом, при этом ток через
светодиод определяется выражением
Ivd = 1,25/R
Схема построения таких стабилизаторов тока отличается просто-
той (микросхема и один резистор), компактностью и надежностью.
Надежность дополнительно обусловлена развитой системой защиты от
перегрузок и перегрева, встроенной в микросхему стабилизатора.
Для стабилизации токов от 350 мА и выше можно использовать и
более мощные микросхемы линейных регуляторов с малым падением
напряжения серий 1083,1084,1085 различных производителей либо оте-
чественные аналоги КР142 ЕН 22А / 24А/ 26А.
. Но у линейных стабилизаторов тока есть существенные недостатки:
♦ низкий КПД;
♦ большие потери сильный нагрев при регулировки больших токов.
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
237
7.5. Устройство и принцип действия
светодиодных ламп
Общие сведения
а
Определение.
Светодиодная лампа — осветительный прибор, устанавливаемый
в существующий светильник, изначально предназначенный как для
установки сменных светодиодных ламп, так и для установки ламп
другого типа (люминесцентных, накаливания, галогенных), возможно,
с некоторой доработкой.
В настоящее время выпускаются светодиодные лампы практически под
все существующие типы цоколей. Лампы выпускаются в основном невысо-
кой мощности (до 20 Вт) и предназначены для установки в бытовые осве-
тительные устройства — настольные светильники, потолочные светиль-
ники, бра — как быстрая замена менее экономичных традиционных ламп
без изменения дизайна и конструкции. Примеры исполнения и конструк-
тивные элементы светодиодных ламп представлены на рис. 7.27.
Производители указывают напряжение питания, потребляемую мощ-
ность и цоколя, указывают оттенок белого света (цветовую температуру),
срок службы лампы и мощность аналогичной лампы накаливания.
б
Рис. 7.27. Светодиодные лампы:
а—примеры исполнения; б — конструктивные элементы
238
Электротехнический справочник
Достоинства и недостатки светодиодных ламп
Достоинства:
♦ светодиодная лампа безопасна в работе, т. к. она не требует высо-
кого напряжения. При этом наибольшая температура светодиода и
ограждающей арматуры не превысит 60°С;
♦ наименьшее, по сравнению с любыми другими типами бытовых
ламп, потребление электроэнергии (табл. 7,2);
♦ высокая световая отдача, порядка 120 лм/Вт (светоотдача ламп на-
каливания составляет 10-24 лм/Вт, а люминесцентных ламп — от
60 до 100 лм/Вт);
♦ наивысший, по сравнению с любыми другими лампами освещения,
срок службы (40000-50000 часов), при условии качественного по-
строения самой светодиодной лампы, применении в ее изготовле-
нии высококачественных материалов, а также соблюдении задан-
ного теплового режима;
♦ возможность получение различных характеристик спектра без исполь-
зования светофильтров, т. е. по аналогии с лампами накаливания;
♦ прочность и безопасность для пользователей. Светодиодная лам-
па при случайном падении не разобьется и не будет повреждена,
т. е. осколков стекла, характерных для подобной ситуации с любой
другой осветительной лампой, не будет. Ее элементы не содержат
сколько-нибудь, опасных компонентов химического происхожде-
ния, присутствующих, к примеру, в люминесцентных лампах;
♦ в спектре излучения светодиодов отсутствует значительные инфра-
красное и ультрафиолетовое излучения;
♦ срок службы не зависит от количества включений и отключений.
У других ламп количество включений-отключений серьезно влияет
на продолжительность их службы;
♦ светодиодные лампы могут работать при изменении напряжения
от 80 до 230 В.
0 Примечание.
Конечно, при снижении напряжения интенсивность свечения изме-
ниться, но лампа гореть будет.
Потребляемая мощность различными лампами
для достижения определенного светового потока Таблица 7.2
Световой поток, лм Мощность (Вт)
Светодиодная лампа Люминесцентная лампа Лампа накаливания
250 2-3 5-7 20
400 4-5 10-13 40
700 8-10 15-16 60
900 10-12 18-20 75
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
239
Таблица 7.2 (продолжение)
Световой поток, лм Мощность (Вт)
Светодиодная лампа Люминесцентная лампа Лампа накаливания
1200 12-15 25-30 100
1800 18-20 40-50 150
2500 25-30 60-80 200
Недостатки:
♦ наивысшая цена среди аналогичных осветительных ламп;
♦ потребность в отводящем тепло радиаторе;
♦ в отсутствии конденсатора, выравнивающего световой поток све-
тодиодов, наблюдается заметная пульсация света;
♦ световой спектр, генерируемый светодиодами, монохромен и суще-
ственно отличается от естественного солнечного освещения. Для
смягчения монохромного светового излучения требуется люмино-
форы специального состава;
♦ генерируемый световой поток узко направлен и требует установки
нескольких ^разнонаправленных ламп или рассеивателя света, од-
нако применение последнего существенно снижает интенсивность
освещения.
Устройство светодиодной лампы
Основные элементы современной
светодиодной лампы представлены на
рис. 7.28. Светодиодная лампа состоит
из рассеивателя, собственно светодио-
дов, платы, на которую они монтиру-
ются, радиатора для охлаждения све-
тодиодов, драйвера, вентиляционных
отверстий для циркуляции воздуха,
цоколя.
Рассмотрим основные элементы
современной светодиодной лампы под-
робнее.
Пускатель-балласт (драйвер)
Это первый и главный компонент
светодиодной лампы. Он заключен
в пластиковый корпус с вентиляци-
онными отверстиями. Представляет
собой электронную схему, служащую
Рассеиватель
Светодиодная
матрица
Радиатор
Драйвер
Цоколь Е27
Рис. 7.28. Устройство
светодиодной лампы с цоколем Е27
240
Электротехнический справочник
0---------
АС 90-260 В
0---------
Рис. 7.29. Типовая схема включения
драйвера светодиодной лампы
для преобразования входного напряжения к напряжению, пригодному
для использования в светодиодной лампе.
Типовая схема включения драйвера светодиодной лампы представ-
лена на рис. 7.29.
Дроссели и трансформаторы в этом устройстве использовать практи-
чески не представляется возможным из-за их больших размеров, несо-
измеримых с размерами корпуса лампы (хотя бывают исключения}.
Поэтому он содержит мост, мощные конденсаторы, причем, более мощ-
ные, чем в схеме балласта люминесцентных ламп.
Драйвер задает определенную частоту для питающего напряжения
и тока светодиода. Эта частота питания важна, во-первых, для того
чтобы задать определенную яркость свечения, т. к. яркость свечения для
светодиода задается «правильно»
именно не изменением напряжения,
а определенной частотой питания.
Во-вторых, это ограничение частоты
через драйвер позволят мощному
светодиоду дольше «деградировать»
(терять выходной световой поток), то
есть светодиод проработает дольше.
Типовая принципиальная схема
драйвера светодиодной лампы пред-
ставлена на рис. 7.30.
Долговечность светодиодной лампы во многом определяется нали-
чием и качеством драйвера.
Следует отметить, что требуются вентиляционные отверстия в кор-
пусе балласта. Ведь тепло, вырабатываемое диодами в светодиодных лам-
пах, направлено не наружу, а внутрь корпуса лампы.
Рис. 7.30. Типовая принципиальная
схема драйвера светодиодной лампы
0 Примечание.
Срок службы любой светодиодной лампы зависит с количеством вен-
тиляционных отверстий в корпусе, надежности конденсаторов и
стабилитронов, выравнивающих напряжение в случае его перепадов.
Внешний вид драйвера светодиодной лампы представлен на
рис. 7.31.
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
241
Рис. 7.31. Внешний вид драйвера светодиодной лампы
Алюминиевый радиатор
В отличие от обычных ламп накаливания, светодиоды не излучают
тепло в окружающие пространство, а проводят его в направлении от р-п
перехода к теплоотводу в корпусе светодиода (или вывод светодиода, или
специальная металлическая пластинка). Поэтому процесс отвода тепла
более сложен и специфичен.
Путь отвода тепла состоит из множества тепловых сопротивлений:
♦ «р-n переход — теплоотвод корпуса»;
♦ «теплоотвод корпуса — печатная плата»;
♦ «печатная плата — радиатор»;
♦ «радиатор — окружающая среда».
D Примечание.
Вследствие этого, использование мощных светодиодов связано с
высокой вероятностью чрезмерного увеличения температуры пере-
хода, от которой напрямую зависят срок службы, надежность и све-
товые характеристики светодиода.
Данные исследований говорят, что примерно 65-85% электроэнер-
гии при работе светодиода преобразуется в тепло. Однако, при условии
соблюдения рекомендованных производителем светодиодов тепловых
режимов, срок службы светодиода может достигать 10 лет.
В
Внимание.
Если нарушить тепловой режим (обычно это работа с темпера-
турой перехода более 120-125°С), срок службы светодиода может
упасть в 10 раз! А при грубом несоблюдении рекомендованных тепло-
вых режимов, например, при включении светодиодов типа emitter без
радиатора в течение более 5-7 с, светодиод может выйти из строя
уже во время первого включения.
242
Электротехнический справочник
Повышение температуры перехода, кроме того, приводит к сниже-
нию яркости свечения и смещению рабочей длины волны. Так же поли-
мер, из которого изготовлен корпус светодиода, нельзя нагревать выше
определенного предела, т. к. из-за разности коэффициентов линейного
расширения деталей светодиода (контактов, рамки, кристалла, материала
линзы), возможен отрыв контактного соединения. Поэтому очень важно
максимально рассеять выделяемое светодиодом тепло.
Немаловажный компонент светодиодной
лампы — радиатор (рис. 7.32). Обычно он
изготовлен из алюминия и имеет сложную
форму. Его выступающие ребра могут быть
расположены вдоль и по спирали, что улуч-
шает отвод тепла. Радиаторы видны и на фото
ламп, представленных на рис. 7.27.
Размеры светодиодов слишком малы и
не достаточны для самостоятельного отвода
тепла, выделяемого им при работе — чем
мощнее светодиодная лампа, тем большего
размера и площади радиатор ей необходим.
Соответственно, внушительный размер алю-
миниевого радиатора влияет на себестоимость
лампы, к тому же мощную светодиодную лампу будет трудно или невоз-
можно установить в обычные светильники — она в них не поместится.
Плата, на которой установлены светодиоды
, В большинстве случаев, она выполнена из алюминия. На сторону,
обращенную к радиатору, нанесена термопаста, отводящая тепло. Почти
90% излучения тепла от светодиодов приходится на алюминиевую плату,
в которой они установлены. Примеры плат приведены на рис. 7.33.
Платы под сверхяркие светодиоды обычно покрываются черной или
белой паяльной маской, чтобы дополнительно увеличить светопоглоще-
ние или светоотражение соответственно, что благоприятно сказывается
и на температурных режимах и на дизайне светильников.
Медная фольга — используется стандартная для производства печат-
ных плат медная фольга толщиной от 35-350 мкм.
Диэлектрик-препрег — стеклоткань, пропитанная эпоксидными смо-
лами толщиной 50-150 мкм. В качестве препрега может использоваться
как обычная эпоксидная стеклоткань FR-4, так и специальный теплопро-
водящий состав (T-preg), который обладает лучшими теплопроводными
и электроизоляционными свойствами. Он представляет собой специ-
альную химически стойкую структуру с высокой теплопроводностью
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
243
Рис. 7.33. Платы для установки светодиодов:
а — типа «Звезда»; б—круглая, для установки 7 светодиодов
б
толщиной 75-200 мкм, изготовленного из особого- диэлектрика — смеси
полимера со специальной керамикой.
Полимер выбирается исходя из его диэлектрических свойств, тогда как
керамический наполнитель предназначен для улучшения теплопроводно-
сти, благодаря чему материал имеет и отличные диэлектрические свойства,
и очень низкое тепловое сопротивление. В платах с металлическим основа-
нием слой диэлектрика — ключевой, поскольку соединяет медь с цижним,
металлическим (алюминиевым или медным) базовым, который служит
радиатором для всей печатной платы и выполняет функцию проводника
тепла от верхнего к нижнему слою — к металлическому основанию.
В конструкции плат с металлическим основанием важную роль играет
коэффициент температурного расширения (КТР) материалов подложки.
Использование материалов с большим КТР при высоких температурах
приводит к возникновению внутренних механических напряжений в
структуре.
D Примечание.
Поэтому для высокотемпературных применений, где данный пара-
метр критичен, используют материалы с подложкой из низкоуглеро-
дистой стали (толщиной 1 и 2,3 мм) с малым КТР.
Хотя медь обладает лучшими теплопроводными свойствами, алюми-
ний все-таки является самым распространенным материалом для плат
с металлическим основанием, так как он более дешевый и, что немало-
важно, легкий материал.
Теплопроводность применяемых алюминиевых подложек:
♦ алюминий 1100 (аналог АД) — 222 Вт/мК;
244
Электротехнический справочник
♦ алюминий 5052 (аналог АМг2,5) — 138 Вт/мК;
♦ алюминий 6061 (аналог АДЗЗ) — 167 Вт/мК.
На сегодняшний день несколько крупных компаний-производителей
термопроводящих электроизолирующих материалов выпускают базовые
материалы для изготовления печатных плат с металлическим основа-
нием: Bergquist (США), Totking (Китай), Ruikai (Китай), Laird (Thermagon)
(США), Denka (Япония).
Широкий перечень поставляемых материалов с различными харак-
теристиками способны удовлетворить самый взыскательный вкус раз-
работчиков и технологов радиоэлектронной аппаратуры и сулит эконо-
мический выигрыш как непосредственно на этапе производства, так и
последующей эксплуатации изделий. Сами материалы отвечают требова-
ниям коммерческих и военных стандартов и могут применяться практи-
чески в любой области: от бытовых устройств до военной техники.
Большинство технологических процессов изготовления печатных плат
с металлическим основанием, таких как травление, нанесение защитной
маски, нанесения защитного металлического покрытия (HASL), маркировка,
аналогичны процессам изготовления традиционных плат из FR-4 и отлича-
ются только режимами механической обработки контура и сверловки.
Печатные платы на металлическом основании не ограничиваются при-
менением для мощных светодиодов и могут так же использоваться в любом
изделии, где важен теплоотвод и габариты. Применение таких плат суще-
ственно упрощает проектирование радиоэлектронных устройств, особенно
высокомощных, поскольку отвод тепла перестает существенно зависеть от
взаимного расположения элементов и свободной площади платы вокруг
них: теплота рассеивается через подложку. Исчезает необходимость в
дополнительных теплоотводах — радиаторах, шинах и т. п. В итоге возрас-
тает степень интеграции элементов на плате, снижаются ее габариты.
Печатные платы с металлическим основанием имеют много преиму-
ществ по сравнению с обычными платами:
♦ рассеивают тепло без использования дополнительных радиаторов,
специальных теплопроводящих паст;
♦ снижают/устраняют необходимость в вентиляторах принудитель-
ного воздушного охлаждения;
♦ добавляют механическую жесткость изделию;
♦ повышают степень интеграции элементов высокомощной аппара-
туры, работающей с большими токами и напряжениями при высо-
кой рабочей температуре;
♦ уменьшают эффект теплового стресса всех компонентов, тем са-
мым увеличивая продолжительности жизни элементов и долговеч-
ности изделия.
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
245
Охлаждающие свойства таких плат позволяют значительно проще
организовать отвод тепла, что благоприятно сказывается на себестои-
мости изделий. За счет любой конфигурации контура плат, позволяют
значительно сэкономить место в устройстве,. Платы имеют отличные
характеристики по электромагнитной совместимости и экранированию.
Использование таких плат, улучшает надежность устройств, наработку
на отказ.
Возможность объединения на одной печатной плате множества свето-
диодов, монтаж компонентов с помощью стандартных автоматизирован-
ных технологий пайки, малая теплоотдача — все это в комплексе позво-
ляет создавать компактные высокоэффективные источники света.
Светодиоды
Обычно используется от пяти до многих десятков светодиодов. Это
полупроводниковые приборы, преобразующие электрический ток в све-
товое излучение. Любой светодиод состоит из не проводящей ток под-
ложки, на которую уложен полупроводниковый кристалл. Оба этих эле-
мента заключены в корпус с выводами контактов с одной и линзой из
пластика с другой стороны.
Свободное пространство между линзой и кристаллом заполнено
бесцветным силиконом, конструкция светодиода закреплена на алюми-
ниевом основании, отводящем тепло и придающем светодиоду большую
жесткость.
От качества светодиодов зависит световой поток, генерируемый ими.
При построении лампы на дешевых светодиодах ее светоотдача понижа-
ется до максимальных 100 лм/Вт и становится равной люминесцентным
лампам, т. е. утрачивается важное преимущество светодиодной лампы.
Рассеивающая свет оптика (линзы, рассеиватели)
Для достижения нужного результата применяют различные опти-
ческие системы^ получая как точечный источник, так и лампу, которая
светит во все стороны. Оптика закреплена на внутреннем кольце из алю-
миния. Производится из матового пластика, служит для равномерного
рассеивания светового пучка от светодиодов. Практически не греется.
В Примечание.
Задача оптической системы, используемой в паре со светодиодом —
как можно более рационально распределить световой поток в про-
странстве.
246
Электротехнический справочник
Правильно подобранная оптика
позволяет существенно увеличить
плотность светового потока диода и
более точно приспособить его работу
для решаемой технической задачи.
На сегодняшний день представ-
ленные на рынке оптические системы
охватывают достаточно широкий
спектр применения светодиода: от
точечной индикации до приборов
основного освещения.
Н Примечание.
Оптика позволяет выстро-
ить не только круговой, но и
протяженный эллиптический
фронт излучения.
Оптические системы делятся
на два основных типа: линзовые и
отражательные. Все они создают
различные диаграммы направлен-
ности излучения в пространстве.
Параметр, отображаемый диаграм-
мами, есть эффективный телесный
угол светового потока, то есть угол,
внутри которого распределено не
менее 50% всего излучения.
Типовые варианты диаграмм
направленности:
♦ узкая диаграмма с углом эф-
фективного излучения 5-20°
(рис. 7.34, а);
♦ средняя диаграмма с углом
(рис. 7.34, б);
♦ широкая диаграмма с углом
(рис. 7.34, в).
Рис. 7.34. Типовые варианты диаграмм
направленности оптических систем:
а —узкая диаграмма с углом эффективного
излучения 5-20°; б—средняя диаграмма
с углом эффективного излучения 20-50°;
в — широкая диаграмма с углом
эффективного излучения более 50°
эффективного излучения 20-50°
эффективного излучения от 50°
И Примечание.
При использовании оптических систем с более широкой диаграммой
направленности сила света будет ниже, снизится и освещенность.
Происходит это из-за рассредоточения светового потока на сравни-
тельно большой площади. Следовательно, при выборе следует учитывать
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
247
зависимость между площадью освещаемой поверхности и значением
силы света системы.
Значение силы света при применении одного светодиода недоста-
точно, разумно применить системы с пятью и более светодиодами.
Важным параметром также является собирательная способность
систем. Это отношение светового потока внутри угла эффективного
излучения ко всему световому потоку, прошедшему через систему.
Выраженная в процентах, эта величина часто обозначается как оптиче-
ская эффективность. Хорошим значением эффективности следует счи-
тать величины от 75% и выше.
У линзовых систем, как правило, они. меньше. Это связано с тем, что
свет, проходя через линзу, дважды пересекает границу раздела двух опти-
ческих сред. Поэтому, выбирая систему с узкой или средней направлен-
ностью, следует помнить о том, что отражатель может быть эффективнее
линзы.
Цоколь
Это стандартный элемент любой лампы, предназначен для вкручива-
ния в патрон светильника (резьбовые цоколи — Ехх) или для вставки в
штырьковую систему быстрого соединения ламп (штырьковые цоколи —
Gxx).
Резьбовые цоколи — Ехх. Входят в резьбовую систему быстрого сое-
динения ламп, разработанную Томасом Эдисоном в 1909 году;
♦ цоколь Е14 — обозначение Е14 соответствует диаметру резьбы в
14 мм;
♦ цоколь Е27 — обозначение Е27 соответствует диаметру резьбы в
27 мм;
♦ цоколь Е40 — обозначение Е40 соответствует диаметру резьбы в
40 мм.
Штырьковые цоколи — Gxx входят в штырьковую систему быстрого
соединения ламп. Цифра указывает на расстояние между центрами
штырьков лампы.
Цоколь G4 — распространенный тип цоколя для миниатюрных гало-
генных ламп декоративного назначения. Расстояние между контактами
равно 4,00 мм. Применяется в настольных лампах, люстрах, декоратив-
ных светильниках. Распространены также цоколи GU4 и GY4, являю-
щиеся модификациями цоколя G4 для разных стран и имеющие незна-
чительные отклонения в диаметре штырьков, расстоянии между ними.
Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 12 В.
Цоколь GU5,3 — широко применяемый тип цоколя для галоген-
ных мульти-фацетных рефлекторов (MR) и их светодиодных аналогов.
248
Электротехнический справочник
Расстояние между контактами равно 5,33 мм. Данный тип цоколя рас-
считан на напряжение 12 В, но в России также широко получили распро-
странение лампы на 220 В.
Цоколь G9 — распространенный тип цоколя для галогенных ламп
под декоративные светильники. Имеет две скобы-контакта, расстояние
между центрами которых составляет 9,00 мм. Данный тип цоколя рас-
считан на напряжение 12 В.
Цоколь GU10 — представляет собой двухштырьковый разъем с
утолщениями на конце контактов для поворотного соединения с патро-
ном согласно стандарту IEC (англ. сокр. от International Electrotechnical
Commission — международная.электротехническая комиссия, МЭК).
Расстояние между центрами контактов равно 10 мм. Данный тип цоколя
рассчитан на напряжение 220 В.
Цоколь G13 — тип цоколя, применяемый для люминесцентных и све-
тодиодных линейных ламп Т8. Расстояние между контактами составляет
13,00 мм.
Цоколь G53 — тип цоколя, распространенный для подключения ламп-
рефлекторов большого диаметра, например AR111. Соединительными
контактами являются две Г-образные скобы. Расстояние между контак-
тами равно 53,00 мм. Данный тип соединения также относится к группе
штырьковых. Рассчитан на напряжение 12 В.
Цоколь GX53 — представляет собой двухштырьковый разъем с утол-
щениями на конце контактов для поворотного соединения с патроном.
Расстояние между центрами контактов равно 53,00 мм. Данный тип
цоколя применяется для плоских круглых ламп под встраиваемые све-
тильники.
7.6. Светодиодные лампы фирмы
Shine Technologies Limited
Светодиодные лампы Shine на основе диодов Cree
Shine® является зарегистрированной торговой маркой компании Shine
Technologies Limited. Это высокотехнологичные энергосберегающие про-
дукты для освещения, в том числе и несколько классов светодиодных ламп
и светильников с ними, светодиодных панелей, светодиодных прожекторов,
предназначенных для различных случаев использования. Производятся
так же и источники питания для всех изделий, указанных выше.
Направления деятельности компании Shine Technologies Limited
(Гонконг) — производство и поставка энергоэффективных источников
света для профессионального освещения; декоративного освещения; архи-
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
249
тектурного освещения; ландшафтного освещения; промышленного осве-
щения; дорожного освещения; освещения специального назначения.
Серия Bullet (рис. 7.35, а). Светодиодные лампы Bullet имеют 5 сверх-
ярких светодиодов и мощный радиатор. Предназначены для общего осве-
щения в открытых светильниках.
Пример. Bullet 8W Е27. Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая тем-
пература: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания:
75 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Серия Wave (рис. 7.35, б). Светодиодные лампы Wave строением сво-
его корпуса напоминают о волновой природе. Предназначены для общего
освещения в открытых светильниках.
Пример. Wave 8W Е27. Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая тем-
пература: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания:
75 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
050 мм
050 мм
Рис. 7.35. Габаритные размеры светодиодных ламп Shine на основе диодов Cree:
а — серия Bullet; б—серия Wave; в — серия Volcano; г — серия Smart; д — серия Arena
250
Электротехнический справочник
Серия Volcano (рис. 7.35, в) — это образец минимализма в линейке
мощных светодиодных ламп. Форма радиатора ламп этой серии напо-
минает извергающийся-вулкан. Предназначены для общего освещения в
открытых светильниках.
Пример. Volcano 4.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая тем-
пература: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания:
40 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Пример. Volcano 4.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая тем-
пература: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания:
40 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Пример. Volcano 6.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая тем-
пература: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания:
60 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Серия Smart (рис. 7.35, г). Светодиодные лампы Smart — альтерна-
тива галогенным лампам с цоколем GU10. Простая и надежная фикса-
ция, маленькие размеры и высокая мощность дают все основания пола-
гать, что лампы этой модели должны быть в каждом доме. Применяются
в открытых светильниках направленного света для подвесных потолков.
Идеально подходят для освещения коридоров, холлов и галерей, под-
светки витрин, предметов искусства.
Пример. Smart 4.2W GU10; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU10. Цветовая
температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания:
35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Пример. Smart 4.2W GU10; 50°. .Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU10.
Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы
накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи:
Ra>80.
Серия Arena 12 В и 220 В (рис. 7.35, д'). Это серия создана для замены
галогенных ламп типа MR 16. Применяются в открытых светильниках
направленного света для подвесных потолков. Идеально подходят для
освещения коридоров, холлов и галерей, подсветки витрин, предметов
искусства.
Пример. Arena 4.2W GV5.3 12V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3.
Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы
накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи:
Ra>80.
Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3.
Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы
накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи:
Ra>80.
Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3.
Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
251
накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи:
Ra>80.
Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3.
Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы нака-
ливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3.
Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы нака-
ливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3.
Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы нака-
ливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3.
Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы
накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи:
Ra>80.
Светодиодные лампы Shine профессионального назначения
Серия AR111 G53. Данная серия ламп (рис. 7.36) предназначена для
акцентной подсветки элементов интерьера кафе, ресторанов, галерей и
выставок. Конструкция лампы позволяет правильно расставлять акценты
в помещении и создавать освещенность исключительно на требуемом
участке экспозиции. Лампа зарекомендовала себя на многих европейских
выставках. Исполнение лампы AR111 в цоколе G53 и GU10 позволяют
использовать ее как в карданных, так и в подвесных светильниках.
Пример. Мощность: 10 Вт. Цоколь: G53. Цветовая температура: 5000 К.
Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 50 Вт. Угол пучка:
12°. Срок службы: 40000 часов. Световая сила: 11000 кд. Источник света:
Sharp ZENIGATA. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Пример. Мощность: 10 Вт. Цоколь: G53.
Цветовая температура: 5000 К. Напряжение:
12 В. Эквивалент лампы накаливания: 50 Вт.
Угол пучка: 35°. Срок службы: 40000 часов.
Световая сила: 11000 кд. Источник света: Sharp
ZENIGATA. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Серия MR16. Лампа Shine MR16 — является
самой маленькой в серии ламп Shine® Professional.
Благодаря фацетно-параболоидному отража-
телю КПД этой лампы >95%, что делает ее одной
из самых мощных на рынке светодиодных ламп
MR16. Применение: точечная акцентная под-
светка, потолочные светильники.
размеры светодиодных ламп
Shine профессионального
назначения (серия ARI11G53)
252
Электротехнический справочник
Пример. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение:
12 В. Тип цоколя: GU5.3. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник
света: Sharp ZENIGATA. Световая сила: 250 кд. Срок службы: 40000 часов.
Угол пучка: 35°. Индекс цветопередачи: Ra>80.
Светодиодные лампы Shine декоративные
Серия Crystal В. Строение радиатора и расположение светодиодных
чипов позволяют добиться широкого угла расхождения светового пучка,
что делает Crystal идеальным источником света для декоративных све-
тильников и люстр. Лампы с прозрачным стеклом, в первую очередь,
подойдут для люстр и светильников закрытого типа. Лампы со стеклом
матового типа могут быть использованы абсолютно в любых светильни-
ках и люстрах.
Пример. Crystal В 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура:
3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы нака-
ливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов.
Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra>85.
Возможность диммирования: есть.
Пример. Crystal В 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура:
4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы нака-
ливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов.
Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra>85.
Возможность диммирования: есть.
Пример. Crystal 4W Е27. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура:
3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е27. Эквивалент лампы нака-
ливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов.
Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra>85.
Возможность диммирования: есть.
Пример. Crystal 4W Е27. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура:
4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е27. Эквивалент лампы нака-
ливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов.
Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra>85.
Возможность диммирования: есть.
Серия Crystal С. Строение радиатора и расположение светодиодных
чипов позволяют добиться широкого угла расхождения светового пучка,
что делает Crystal идеальным источником света для декоративных све-
тильников и люстр. Лампы с прозрачным стеклом, в первую очередь,
подойдут для люстр и светильников закрытого типа. Лампы со стеклом
матового типа могут быть использованы абсолютно в любых светильни-
ках и люстрах.
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
253
а
045 мм
045 мм
104 мм
110 мм
Рис. 7.37. Внешний вид и габаритные размеры светодиодных ламп Shine декоративных:
а—серия Crystal В Е14; б—серия Crystal В Е27; в — серия Crystal C4WE14;
г — серия Crystal С 5W Е14
254
Электротехнический справочник
Пример. Crystal С 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура:
3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы нака-
ливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов.
Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra>85.
Возможность диммирования: есть.
Пример. Crystal С 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура:
4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы нака-
ливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов.
Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra>85.
Возможность диммирования: есть.
Пример. Crystal С 5W Е14. Мощность: 5 Вт. Цветовая температура:
2700 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накали-
вания: 40 Вт. Срок службы: 25000 часов Угол пучка: 300°. Индекс цвето-
передачи: Ra>85. Световая эффективность: 94 лм/Вт.
И Примечание.
Существует еще большое количество серий светодиодных
ламп этого производителя. Их характеристики можно найти в
Интернете, например, на сайте http://shine.ru/.
Светодиодные панели Shine
Ультратонкие светодиодные панели Shine® — это соединение нова-
торских инженерных идей с изящными дизайнерскими решениями.
Светодиодные панели Shine* за счет высоких показателей равномерности
и качественных характеристик освещения создадут непревзойденную
цветосветовую среду в любом помещении. Это комфортное освещение
премиум-класса. Идеально подойдут для формирования комфортных
условий в офисах и общественных зданиях. Могут быть либо встраи-
ваться в потолки различных конфигураций, либо размещаться на стенах
горизонтально.
Рис. 7.38. Внешний вид и габаритные размеры светодиодной панели 595 мм
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
255
Пример.1 Светодиодные панели 595 мм. Мощность: 40 Вт. Цветовая
температура: 4200 К. Напряжение: 220 В. Источник света: Epistar. Срок
службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 2450 лм. Индекс цве-
топередачи: Ra>80. Вес: 3 кг.
7.7. Светодиодные лампы фирмы Philips
Компания Philips представляет инновационные продукты — высо-
кокачественные светодиодные лампы серий Econic, Accent, Novallure.
Светодиодные лампы сочетают в себе широкие возможности энергосбе-
регающих технологий и превосходное качество света.
Лампы серий Econic, Accent, Novallure универсальны — они пре-
красно подходят для стандартных цоколей и могут использоваться как
для общего, так и для акцентного, декоративного освещения. При этом
они потребляют совсем мало электроэнергии и работают в 25 раз дольше
по сравнению с лампами накаливания. Благодаря этрму светодиодные
источники света окупаются всего за 18 месяцев, а ваш вклад в защиту
окружающей среды начинается с первого дня их использования.
Светодиодные лампы Philips сочетают в себе отличные качественные
характеристики и великолепный дизайн. Эти лампы уже были номини-
рованы на несколько дизайнерских премий. Econic, Accent и Novallure
от Philips — это уникальные лампы для общего и акцентного освещения
различных форм и цветов. Теперь вы можете сделать освещение вашего
дома экологичным и эстетичным. Характеристики светодиодных ламп
фирмы Philips представлены в табл. 7.3.
7.8. Светодиодные лампы фирмы OSRAM
OSRAM AG — высокотехнологическая немецкая компания в сфере осве-
щения, с 1978 года является дочерним предприятием концерна Siemens AG.
Сейчас входит в сектор «Промышленность» концерна Siemens и является
одним из двух ведущих в мире производителей светотехнической продук-
ции. Штаб-квартира — в Мюнхене. Название OSRAM образовано слия-
нием частей названия металлов осмий (OSmium) и вольфрам (wolfRAM).
На 2010 финансовый год оборот компании составил 4,7 миллиарда
евро. 70 % продаж OSRAM составляет энергоэффективная продукция,
5 % — издержки на инновационные исследования и развитие. OSRAM
имеет 48 точек производства в 17 странах мира.
Характеристики светодиодных ламп фирмы OSRAM представлены в
табл. 7.4.
Характеристики светодиодных ламп фирмы Philips Таблица 7.3
Название Мощ- ность, Вт Питание, AC, В Питание, DC, В Цоколь Цвет сст,к Яркость, Лм Угол свече- ния, град Срок службы, ч Диаметр, мм Длина, мм
Светодиодные лампы переменного тока
Accentwhite 2W Е14 WW 230-240V В 2 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 50 - 20000 37 104
Accentwhite 2W Е27 WW 230-240V А 2 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 55 - 20000 50,3 100
MASTER LEDbulb 6W Е27 2700К 6 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 240 - 45000 55 106
MASTER LEDbulb 7W B22 2700K 7 230-240 - В22 Белый теплый 2700 400 - 25000 60 108,9
MASTER LEDbulb 7W E27 2700K 7 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 400 - 25000 60 108,9
MASTER LEDbulb 8-40W B22 2700K 2 8 230-240 - В22 Белый теплый 2700 470 - 25000 60 108
MASTER LEDbulb 8-40W E27 2700K 8 230-240 Е27 Белый теплый 2700 470 - 25000 60 108
MASTER LEDbulb D 12-60W B22 2700 12 230-240 В22 Белый теплый 2700 806 - 25000 58 108 .
MASTER LEDbulb D 12-60W E27 2700 12 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 806 - 25000 58 108
MASTER LEDspot 11W 2700K 230V PA 11 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 430 25 45000 92,1 90
MASTER LEDspot 16W 2700K 230V PA 16 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 600 25 45000 121,5 131
MASTER LEDspot 16W 2700K 230V PA 16 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 600 25 22000 121,5 131
MASTER LEDspot D 7-50W 2700K PAR 7 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 1000 25 45000 63,7 90,2
MASTER LEDspot D 7-50W 2700K PAR 7 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 450 40 45000 63,7 90,2
MASTER LEDspot D 7-50W 3000K PAR 7 230-240 - Е27 Белый 3000 1050 25 45000 63,7 90,2
MASTER LEDspot D 7-50W 3000K PAR 7 230-240 - Е27 Белый 3000 500 40 45000 63,7 90,2
MASTER LEDspot D 7-50W 4000K PAR 7 230-240 - Е27 Белый холодный 4000 1200 25 45000 63,7 90,2
MASTER LEDspot D 7-50W 4000K PAR 7 230-240 - Е27 Белый холодный 4000 550 40 45000 63,7 90,2
MASTER LEDspotMV 3-35W GU10 2700 3 230-240 - GU10 Белый теплый 2700 850 25 35000 50 52,5
MASTER LEDspotMV 4-35W GU10 2700 4 230-240 - GU10 Белый теплый 2700 330 40 25000 50 56
MASTER LEDspotMV 4-35W GU 10 2700 4 230-240 - GU10 Белый теплый 2700 600 25 25000 50 56 ®
MASTER LEDspotMV 7-50WGU10 2700 7 230-240 - GU10 Белый теплый 2700 270 <25 40000 50,2 80,5
MASTER LEDspotMV 7-50W GU 10 2700 7 230-240 - GU10 Белый теплый 2700 270 40 40000 50,2 80,5
MASTER LEDspotMV 7-5OW GU10 3000 7 230-240 - GU10 Белый 3000 290 25 40000 50,2 80,5
MASTER LEDspotMV 7-50W GU10 3000 7 230-240 - GU10 Белый 3000 290 40 40000 50,2 80,5
256 Электротехнический справочник
Таблица 7.3 (продолжение)
Название Мощ- ность, Вт Питание, AC, В Питание, DC, В Цоколь Цвет ССТ,К Яркость, Лм Угол свече- ния, град Срок службы, ч Диаметр, мм Длина, мм
MASTER LEDspotMV 7-50W GUI 0 4200 7 230-240 - GU10 Белый холодный 4200 290 25 40000 50,2 80,5
MASTER LEDspotMV 7-50W GU10 4200 7 230-240 - GU10 Белый холодный 4200 290 40 40000 50,2 80,5
Novallure 2W E14 2700K 230V B35 2 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 86 - 20000 35 98
Novallure 2W E14 2700K 230V B35 2 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 86 - 20000 35 98
Novallure 2W E14 2700K 230V P45 2 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 37 - 20000 46 89
Novallure 2W E14 2700K 230V P45 2 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 86 - 20000 45 76
Novallure 2W E14 2700K 230V P45 2 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 86 - 20000 45 76
Novallure D 3W E14 2700K 230V B3 3 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 1’36 - 20000 35 100
Novallure D 3W E14 2700K 230V B3 3 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 136 - 20000 35 100
Novallure D 3W E14 2700K 230V P4 3 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 136 - 20000 45 82
Novallure D 3W E14 2700K 230V P4 3 230-240 - Е14 Белый теплый 2700 136 - 20000 45 82
Novallure D 3W E27 2700K 230V P4 3 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 136 - 20000 45 90
Novallure D 3W E27 2700K 230V P4 3 230-240 - Е27 Белый теплый 2700 136 - 20000 45 90
Светодиодные лампы постоянного тока
MASTER LEDspotLV 3W GU4 2700K MR 3 10,8-13,2 12 GU4 Белый теплый 2700 410 24 30000 34,6 40
MASTER LEDspotLV 3W GU4 4200K 3 10,8-13,2 12 GU4 Белый холодный 4200 450 24 30000 34,6 40
MASTER LEDspotLV 4-20W 2700K 4 10,8-13,2 12 GU5,3 Белый теплый 2700 700 24 45000 50,1 46,02
MASTER LEDspotLV 4-20W 3000K 4 10,8-13,2 12 GU5,3 Белый 3000 720 24 45000 50,1 46,02
MASTER LEDspotLV D 10-50W 2700K 10 - 12 GU5,3 Белый теплый 2700 4100 15 25000 50 53,7
MASTER LEDspotLV D 10-50W 2700K 10 - 12 GU5,3 Белый теплый 2700 1700 24 25000 50 . 53,7
MASTER LEDspotLV D 10-50W 3000K 10 - 12 GU5,3 Белый 3000 4200 15 25000 50 53,7
MASTER LEDspotLV D 10-50W 3000K 10 - 12 GU5,3 Белый 3000 1760 24 25000 50 53,7
MASTER LEDspotLV D 7-35W 2700K M 7 - 12 GU5,3 Белый теплый 2700 1380 24 40000 50 53,7
MASTER LEDspotLV D 7-35W 2700K M 7 - 12 GU5,3 Белый теплый 2700 3210 15 40000 50 53,7
MASTER LEDspotLV D 7-35W 3000K M 7 - 12 GU5,3 Белый 3000 3300 15 40000 50 53,7
MASTER LEDspotLV D 7-35W 3000K M 7 - 12 GU5,3 Белый 3000 1460 24 40000 50 53,7
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты 257
Характеристики светодиодных ламп фирмы OSRAM Таблица 7.4
Название Мощность, Вт Питание, AC, В Цоколь Цвет ССТ,К Яркость, Лм Угол свечения, град Срок службы, ч Диаметр, мм Длина, мм
CLA15CLCW В22 2 100-240 В22 Белый холодный 5500 95 - 25000 55 108
CLA15CLCW Е27 2 100-240 Е27 Белый холодный 5500 95 - 25000’ 55 109
CLA15CLWW В22 2 100-240 В22 Белый теплый 3000 100 - 25000 55 108
CLA15CLWW Е27 2 100-240 Е27 Белый теплый 3000 100 - 25000 55 109
CLA25FRD 6 100-240 Е27 Дневной 6200 365 - 25000 55 102,5
CLA25FRWW 6 100-240 Е27 Белый теплый 3000 290 - 25000 55 102,5
CLA40FRCW 8 100-240 Е27 Белый холодный 6500 450 - 25000 55 117
CLA40 FRWW 8 100-240 Е27 Белый теплый 3000 345 - 25000 55 113
CLA60 FRWW 12 100-240 Е27 Белый теплый 3000 650 - 25000 62 126
CLA80FRWW 12 220-240 Е27 Белый теплый 2700 810 - 25000 62 126
CLB15CLCW 1,6 100-240 Е14 Белый холодный 5500 63 - 25000 35 104
CLB15CLWWE14 1,6 100-240 Е14 Белый теплый 3000 70 - 25000 35 104
CLB25 FRWW 4 100-240 Е14 Белый теплый 3000 170 - 25000 40 117
CL В 25 FRWW 4 100-240 Е14 Белый теплый 3000 170 - 25000 40 117
CLP15CLCW Е27 1,6 100-240 Е27 Белый холодный 5500 63 - 25000 45 90
CLP15CLCW Е27 1,6 100-240 Е27 Белый холодный 5500 63 - 25000 45 ’90
CLP15CLWW В22 1,6 100-240 В22 Белый теплый , 3000 70 - 25000 45 89
CLP 15CLWWE14 1,6 100-240 Е14 Белый теплый 3000 70 - 25000 45 97
CLP 15 CLWWE27 1,6 100-240 Е27 Белый теплый 3000 70 - 25000 45 90
CLP25FRD 4,2 100-240 Е14 Дневной 6500 250 - 25000 45 78
CLP25TRD 4,2 100-240 Е14 Дневной 6500 250 - 25000 45 78 .
CLP25FRDE27 4,2 100-240 Е27 Дневной 6500 250 - 25000 45 78
CLP 25 FRWW 4,2 100-240 Ё14 Белый теплый 3000 200 - 25000 45 78
DECO CL P GN 1,2 100-240 Е27 Зеленый - 8 - 25000 45 90
DECO CL P GN B22 1,2 100-240 В22 Зеленый - 8 - 25000 45 90
DECO CLP RD 1 100-240 Е27 Красный - 8 - 25000 45 90
DECO CL PYE 1 100-240 Е27 Желтый - 5 - 25000 45 90
DECO G95 BL 1,8 100-240 Е27 Синий - 4 - 25000 95 142
258 Электротехнический справочник
Таблица 7.4 (продолжение)
Название Мощность, Вт Питание, AC, В Цоколь Цвет сст,к Яркость, Лм Угол свечения, град Срок службы, ч Диаметр, мм Длина, мм
DECOG95CC 1 100-240 Е27 Меняющиеся цвета - - - 25000 95 142
DECO G95 GN 1,8 100-240 Е27 Зеленый - 16 - 25000 95 142
DECO G95 RD 1,4 100-240 Е27 Красный - 16 - 25000 95 142
DECOG95YE 1,4 100-240 Е27 Желтый - 10 - 25000 95 142
DECO PAR16 10 BL 2 100-240 Е27 Синий 75 20 20000 50 74
DECO PAR16 10 BL GU10 2 100-240 GU10 Синий - 75 20 20000 50 60
DECO PAR16 10CW ’ 2 100-240 Е27 Белый холодный 6300 170 20 20000 50 74
DECO PAR16 10CWGU10 2 100-240 GU10 Белый холодный 6300 170 20 20000 50 60
DECO PAR16 10GN 2 100-240 Е27 Зеленый - 143 20 20000 50 74
DECO PAR16 10 GN GU10 2 100-240 GU10 Зеленый - 143 20 20000 50 60
DECO PAR16 10 RD 2 100-240 Е27 Красный - 163 20 20000 50 74
DECO PAR16 10 RD GU10 2 • 100-240 GU10 Красный - 163 20 20000 50 60
DECO PAR16 WWW 2 100-240 Е27 Белый теплый 3000 100 20 20000 50 74
DECO PAR16 10 WW GU10 2 100-240 GU10 Белый теплый 3000 100 20 20000 50 60
DECO PAR16 10YE 2 100-240 Е27 Желтый - 60 20 20000 50 74
DECp PAR16 10 YE GU10 2 100-240 GU10 Желтый - 60 20 20000 50 60
DECOPAR16 20 BLGU10 5 100-240 GU10 Синий - 120 20 15000 50 56
DECO PAR 16 20 GN GU10 5 100-240 GU10 Зеленый - 435 20 15000 50 56
DECOPAR16 20 RD 5 100-240 Е27 Красный - 215 20 15000 50 64
DECO PAR16 20 RD GU10 5 100-240 GU10 Красный - 215 20 15000 50 56
DECO PARI6 20 YE 5 100-240 Е27 Желтый - 140 20 15000 50 64
DECO PAR 16 20 YE GU 10 5 100-240 GU10 Желтый - 140 20 15000 50 56
DECO R50 40 BL 6 220-240 Е14 Синий - 290 15 15000 53,5 87
DECO R50 40 GN 6 220-240 Е14 Зеленый - 895 15 15000 53,5 87
DECO R50 40 RD 6 220-240 Е14 Красный - 480 15 15000 53,5 87
DECO R50 40YE 6 220-240 Е14 Желтый - 330 15 15000 53,5 87
G95 15CLCW 3 100-240 Е27 Белый холодный 5500 135 - 25000 95 142
G95 15CLWW 3 100-240 Е27 Белый теплый 3000 140 - 25000 95 142
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты 259
Таблица 7.4 (продолжение)
Название Мощность, Вт Питание, AC, В Цоколь Цвет сст,к Яркость, Лм Угол свечения, град Срок службы, ч Диаметр, мм Длина, мм
G95 40 FRWW 10,5 220-240 Е27 Белый теплый 3000 500 - 25000 95 130
MR16 20DGU5.3 5,5 12-14 GU5.3 Дневной 6500 80 36 25000 51 51,5
MR16 20WW 4,5 12-14 GU53 Белый теплый 3000 450 36 25000 50 48
MR16 20WW GU5.3 5,5 12-14 GU5.3 Белый теплый 3000 450 36 25000 51 51,5
PAR16 20 35°D 4,5 220-240 Е27 Дневной 6500 600 35 35000 50 6.8
PAR16 20 35°WW 4,5 220-240 GU10 Белый теплый 3000 450 35 35000 50 64
PARI 6 20 CW 5 100-240 Е27 Белый холодный 5000 370 20 15000 50 64
PAR16 20 CWGU10 5 100-240 GU10 Белый холодный 5000 370 20 15000 50 56
PAR1620DGU10 4,5 220-240 GU10 Дневной 6500 600 35 35000 50 64
PAR16 20WW . 5 100-240 Е27 Белый 3000 350 20 15000 50 64
PAR16 20WW E27 4,5 220-240 Е27 Белый теплый 3000 450 35 35000 50 68
PAR16 20 WWGU10 5 100-240 GU10 Белый теплый 3000 350 20 15000 50 56
PAR16 35 25°D 4,5 220-240 Е27 Дневной 6500 950 25 35000 50 68
PAR16 35 25°DGU10 4,5 220-240 GU10 Дневной 6500 950 25 35000 50 60
PAR16 35 25°WWGU10 4,5 220-240 GU10 Белый теплый 3000 700 25 35000 50 68
PAR16 35 35°WWGU10 5 220-240 GU10 Белый теплый 3000 600 35 35000 10 57
PAR16 35D 8 230-240 GU10 Дневной 6500 80 35 25000 51 87
PAR16 35 DE27 8 230-240 Е27 Дневной 6500 80 35 25000 51 93,2
PAR16 35WW 8 230-240 GU10 Белый теплый 3000 600 35 25000 50 87
PAR16 35WWE27 8 230-240 Е27 Белый теплый 3000 600 35 25000 51 93,2
PARI 6 50 D 10 230-240 GU10 Дневной 6500 1200 35 25000 51 87'
PAR16 50DE27 10 230-240 Е27 Дневной 6500 1200 35 25000 51 93,2
PAR16 50WW 10 230-240 GU10 Белый 3000 950 35 25000 51 87
PAR16 50WW E27 10 230-240 Е27 Белый 3000 950 35 25000 51 93,2
PAR16BL 1 220-240 Е14 Синий - 50 12 25000 50 77,5
PAR16BLGU10 1 220-240 GU10 Синий - 50 12 25000 50 57
PAR16CC 1 220-240 Е14 Меняющиеся цвета - - 12 25000 50 77,5
PAR16CC GU10 1 220-240 GU10 Меняющиеся цвета - - 12 25000 50 57
260 Электротехнический справочник
Таблица 7.4 (продолжение)
Название Мощность, Вт Питание, АС, В Цоколь Цвет сст,к Яркость, Лм Угол свечения, град Срок службы, ч Диаметр, мм Длина, мм
PAR16GN 0,6 220-240 Е14 Зеленый - *170 12 25000 50 77,5
PAR16CN GU10 0,6 220-240 GU10 Зеленый - 170 12 25000 50 57
PAR16RD 1 220-240 Е14 Красный - 50 12 25000 50 77,5
PAR16RDGU10 1 220-240 GU10 Красный - 50 12 25000 50 57
PAR16WT 1 220-240 Е14 Белый 5500 100 20 25000 50 77,5
PAR16WTGU10 ' 1 220-240 GU10 Белый 5500 100 20 25000 50 57
PPROPAR1635R 8W/765 230VGU10FS 8 230-240 GU10 Дневной 6500 80 35 25000 50 85
PPROPAR1635R8W/830 230VGU10FS 8 230-240 GU10 Белый теплый 3000 600 35 25000 50 85
PPROPAR1650R 10W/765 230VGU10F 10 230-240 GU10 Дневной 6500 80 35 25000 50 85
PPROPAR1650R 10W/83.0 230VGU1QF 10 230-240 GU10 Белый теплый 3200 950 35 25000 50 85
R50 25DE14 3 220-240 Е14 Дневной 6500 140 30 25000 50 85
R50 25 D Е27 3 220-240 1 Е27 Дневной 6500 150 30 25000 50 83
R50 25WWE14 3 220-240 Е14 Белый теплый 3000 100 30 25000 50 85
R50 25 WW Е27 3 220-240 Е27 Белый теплый 3000 100 30 25000 50 83
R50 40DE14 6 220-240 Е14 Дневной 6500 240 30 25000 50 85
R50 40DE27 6 220-240 Е27 Дневной 6500 240 30 25000 50 85
R50 40WWE14 6 220-240 Е14 Белый теплый 3000 170 30 25000 50 85
R50 40WW Е27 6 220-240 Е27 Белый теплый 3000 170 30 25000 50 83
SPCT2610 0,7 220-240 Е14 Дневной 6500 35 - 10000 26 61
SPCT2615D 0,8 220-240 Е14 Дневной 6500 65 - 10000 26 61
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
262
Электротехнический справочник
7.9. Светодиодные ленты
Достоинства светодиодных лент
Светодиодная лента представляет собой инновацию в области осве-
тительной и декоративной продукции. Современные системы освещения
начали переходить на подсветку и освещение именно с использованием
светодиодной ленты на основе планарных светодиодов. Ведь это универ-
сальный материал, который может применяться там, где необходим свет
и подсветка, а это бесчисленное множество решений.
Достоинства светодиодных лент:
♦ безопасность использования (низкое напряжение питания 12 (24) В);
♦ возможность выбора цвета свечения ленты или, при использовании
RGB ленты, смена цветов свечения, многоцветная светодиодная LED
лента при соответствующем управлении контроллером способна,
кроме основных цветов, воспроизвести любые оттенки спектра;
♦ возможность использования некоторых лент даже в самых небла-
гоприятных условиях (светодиодные ленты с высокой пыле и влага
защищенностью);
♦ дешевая и технически более совершенная альтернатива неоновым
лампам;
♦ все положительные стороны использования светодиодов, как ис-
точников света (отсутствие мерцания, отсутствие ИК составляю-
щей в световом спектре, высокая яркость и угол свечения).
♦ гибкость и простота монтажа (установка ленты не подразумевает
под собой сверление отверстий, для установки необходимо мини-
мальное пространство);
♦ длительный срок службы (до 50 000 часов работы) при правильной
установке и питании;
♦ срок службы во много раз увеличивает интервалы обслуживания
системы освещения на базе светодиодной ленты;
♦ низкое энергопотребление.
Благодаря своим преимуществам, светодиодная лента многофункцио-
нальна и может использоваться также для домашнего и уличного осве-
щения. Сейчас светодиодная лента с успехом заменила неоновые лампы
в наружной рекламе и прдсветке автомобилей.
Абсолютное большинство лент запитываются от 12 В. Дома это —
блок питания. В машине можно подключать напрямую от бортовой сети.
Ленту можно резать обычными ножницами по линиям разреза (шаг
линий разреза в зависимости от типа ленты бывает, например, 2,5, 5,
10 см). По обоим краям от этой линии остаются клеммы, к которым под-
ключаются провода.
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты
263
Рис. 7.39. Внешний вид (а) и структура (б) светодиодной ленты
Устройство и внутренняя схема светодиодной ленты
На гибкой пластиковой ленте длиной до 5 м находиться тонкие медные
токопроводящие дорожки требуемой конфигурации. К дорожкам припаи-
ваются светодиоды типа SMD3528 или SMD5050 и токоограничивающие
SMD резисторы типа Р1-12 мощностью 0,125 Вт (рис. 7.39).
D Примечание.
Обратите внимание, что в обозначении светодиода заложен его раз-
мер, например SMD5050 имеет размер 5,0 ммх5,0 мм.
При питающем напряжении 12 В устанавливается три последова-
тельно соединенных светодиода и один или несколько, токоограничива-
ющих резисторов. Количество резисторов определяется в зависимости
от величины мощности, рассеиваемой на них.
Н Примечание.
Резистор можно ставить в любом месте схемы: и со стороны под-
вода плюса, и со стороны минуса и между любыми светодиодами.
Маркировка резисторов. Расшифровать маркировку просто. Она
обозначается трехзначным числом. Последняя цифра в числе говорит,
сколько нулей нужно приписать к первым двум цифрам. Например, на
резисторе нанесена маркировка 153, значит, нужно к 15 приписать 3
264
Электротехнический справочник
Рис. 7.40. Секция светодиодной ленты
нуля, получим 15000 Ом. Если на резисторе нанесена маркировка в виде
числа 151 (рис. 7.40), то это означает, что номинал резистора составляет
150 Ом.
Рассмотрим устройство и внутреннюю схему ленты на примере гиб-
кой светодиодной ленты серии ID (ID-R,ID-G,ID-B,ID-Y,ID-W,ID-WW,
ID-RGB).
Одноцветная светодиодная лента (рис. 7.41, а) состоит из модулей на
гибкой печатной плате, покрытой с обратной стороны липким скотчем
ЗМ.
Модуль имеет размеры 8x50 мм, содержит три последовательно вклю-
ченных диода. Питание 12 вольт постоянного тока. Модуль можно отде-
лить от целого куска при помощи ножниц или ножа.
Лента ID-RGB (рис. 7.41, б) состоит из модулей размером 10x100 мм.
из 3-х светодиодов имеющих в своем корпусе 3 кристалла (красного,
синего и зеленого свечения). Используя с RGB лентой специальный кон-
троллер можно получить дополнительные цвета.
Характеристики этих лент представлены в табл. 7.5.
Характеристики светодиодных лент серии ID Таблица 7.5
Код Цвет Длина, м Яркость, лм Угол свечения Питание, В Ток, А Мощность, Вт
ID-R красный 5 450 120 12 1,7-2 24
ID-G зеленый 500
ID-B синий 300
ID-Y желтый 450
ID-W 6500К 600
ID-WW 3500К 450
ID-RGB RGB 625 2,6-3 36
Рис. 7.41. Устройство и внутренняя схема светодиодных лент:
а — одноцветной; б — многоцветной, RGB
Глава 7. Светодиодные модули, лампы, ленты 265
ГЛАВА 8
ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ
8.1. Принцип работы галогенных ламп
Что такое галогенная лампа накаливания
Галогенные лампы накаливания (сокращенно ГЛН) часто называют
просто «галогенными лампами». Из-за этого ошибочно считают, что в
них используется какой-то новый способ получения света.
D Примечание.
На самом деле эти лампы представляют собой всего лишь усовершен-
ствованную разновидность обычных ламп накаливания, и свет в них
также получается за счет накала тонкой вольфрамовой проволоки.
Впервые идея добавления в колбу лампы галогенных паров для
уменьшения почернения стекла была запатентована еще в конце
XIX века. Полезный эффект достигался за счет того, что пары галогенов
способны соединяться с испаряющимися частицами вольфрама, а затем
под действием высокой температуры распадаться, возвращая вольфрам
на спираль.
Принцип действия
Вылетающие с раскаленной спирали атомы вольфрама, таким обра-
зом, не долетали до стенок колбы лампы (за счет чего и снижалось почер-
нение), а возвращались обратно химическим путем. Это явление полу-
чило название галогенного цикла (рис. 8.1).
Использование галогенного цикла позволяет улучшить сразу два
параметра лампы накаливания:
♦ во-первых, существенно замедляется испарение спирали, а, значит,
увеличивается срок службы лампы;
♦ во-вторых, можно заметно повысить температуру (а, значит, и свето-
отдачу) спирали, так как при ее росте увеличивается и эффективность
галогенного цикла, а, значит, и контроль над испарением вольфрама.
Глава 8. Галогенные лампы
267
На первый взгляд гало-
генная технология настолько
безупречна, что подобная
лампа получается практи-
чески вечной. К сожалению,
это не совсем так. Дело в том,
что атомы вольфрама, испа-
рившиеся с одного участка
спирали, возвращаются гало-
генами на другие. Рано или
поздно в галогенной лампе
начинаются те же процессы,
что и в лампе накаливания:
некоторый участок спирали
становится заметно тоньше,
его температура повышается,
и испарение в этом месте еще
более увеличивается. Это
неизбежно приводит к пере-
Атомы
Возврат вольфрама
-------- Галогены
Вольфрам-галогенные соединения
Рис. 8.1. Галогенный цикл
горанию.
Практически применимая галогенная лампа была предложена лишь в
1959 году в США. Исследования заняли такое продолжительное время по
той причине, что в первоначальном варианте предлагалось использовать
для этой лампы стеклянную колбу.
Эксперименты показали, что при повышении температуры спирали
галогены начинали активно взаимодействовать со стеклом, и колба раз-
рушалась. Преодолеть этот барьер удалось за счет использования квар-
цевого стекла и вытекающих из этого технологических усложнений.
В Примечание.
Эффективность галогенного цикла наиболее высока при небольшом
объеме колбы лампы, и этим объясняется тот факт, что все гало-
генные лампы имеют сравнительно небольшие размеры.
8.2. Техническая информация
Преимущества галогенных ламп
Вследствие того, что галогенные лампы являются лишь модифициро-
ванным вариантом обычных ламп накаливания, их свойства во многом
схожи. За счет использования галогенного цикла достигнуто два основ-
ных преимущества над вакуумными и газополненными лампами:
268
Электротехнический справочник
♦ увеличенная светоотдача;
♦ более длительный срок службы.
Кроме этого, за счет более высокой температуры спирали эти лампы
дают свет чуть более холодного оттенка.
Световая отдача галогенных ламп накаливания примерно вдвое выше,
чем у стандартных ламп той же мощности и составляет 20-25 лм/Вт.
Ее значение увеличивается с увеличением мощности лампы и уменьше-
нием ее номинального напряжения.
D Примечание.
Яркость нити накала несколько повышена за счет ее увеличенной
температуры и может достигать порядка 108 кд/м2. Благодаря
этому галогенные лампы идеально подходят для использования в про-
жекторах и линзовых оптических системах.
Яркость ламп, предназначенных для прямой замены матовых ламп
накаливания, снижена за счет матирования колбы или путем нанесения
на колбу внутреннего рассеивающего покрытия.
Основные параметры
Номинальное напряжение осветительных галогенных ламп делится на
две группы — низкое (6,12 или 24 В) или высокое (110-240 В). Согласно
этому делению, различают, соответственно, галогенные лампы низкого и
сетевого напряжения.
Лампы специального назначения выпускаются в очень широком диа-
пазоне рабочих напряжений (от 3 В и более).
Диапазон мощностей практически соответствует таковому у обыч-
ных ламп накаливания (от 1 до 5000-10000 Вт). По причине постепенного
вытеснения тепловых ламп из мощного прожекторного освещения веду-
щие производители уже не предлагают продажу на рынке лампы мощнее
2000 Вт.
Рабочая температура и количество выделяемого тепла, являющегося
основным продуктом тепловых излучателей, велики. В связи с этим гало-
генные лампы чувствительны к попаданию воды и потенциально пожа-
роопасны. Кроме этого, непосредственно нагревающаяся часть лампы
обычно расположена близко к месту подключения питающего напряже-
ния. Это накладывает особые требования на материал, из которого изго-
тавливают патроны и светильники для этих ламп. Характеристики ламп
не зависят от температуры окружающей среды.
Глава 8. Галогенные лампы
269
Типовые схемы включения
Схема включения галогенных ламп сетевого напряжения не отлича-
ется от таковой для обычных ламп накаливания. Лампы низкого напря-
жения питаются от специальных трансформаторов, причем из-за высо-
ких токов (до 8 А на лампу) вместо прокладки единой низковольтной
сети обычно используют несколько групп светильников с питающими
их отдельными трансформаторами. Галогенные лампы не чувствительны
к роду питающего тока (переменному или постоянному).
Регулирование светового потока сетевых ламп осуществляется
любыми стандартными светорегуляторами аналогично лампам накали-
вания. Возможность и способ регулирования низковольтных ламп пол-
ностью определяется типом трансформатора.
Совет.
н Необходимо отметить, что при снижении мощности галогенной
лампы при помощи светорегуляторов нарушается работа галоген-
ного цикла, и это может приводить к снижению срока службы нити
накала. Чтобы этого не происходило, рекомендуется периодически
включать лампу на полную мощность, обеспечивая таким образом
восстановление материала спирали.
Габаритные размеры галогенных ламп
Габариты галогенных ламп низкого напряжения можно смело назвать
i минимальными для тепловых источников соответствующей мощности.
Это достигается за счет максимального приближения стенок колбы к
нити накала, требуемого для работы галогенного цикла. Что касается
сетевых ламп, их размеры зависят от конструктивного исполнения, и
в большинстве случаев длина лампы пропорциональна ее мощности.
Габариты ламп, предназначенных для прямой замены ламп накаливания,
не превышают размеров аналогов.
Срок службы
Срок службы галогенных ламп определяется моментом разрушения
нити накала. Использование галогенного цикла позволяет либо значи-
тельно увеличить светоотдачу лампы по сравнению с лампами накалива-
ния при сохранении того же срока службы (1000 ч), либо заметно прод-
лить срок службы (до 4000-5000 ч) при тех же световых параметрах.
В Примечание.
Как правило, производители выбирают компромиссный вариант:
вдвое увеличенная светоотдача при вдвое большем сроке службы.
270
Электротехнический справочник
Стандартным сроком службы сетевых и многих низковольтных
галогенных ламп принято считать период в 2000 ч. Этот же параметр у
отдельных низковольтных моделей достигает 4000 ч. Механические воз-
действия на лампы в процессе эксплуатации (в особенности, для линей-
ных ламп с большой длиной спирали), а также частые включения сокра-
щают их срок службы.
За счет использования в галогенных лампах кварцевой колбы ультра-
фиолетовое излучение нити накала беспрепятственно выходйт наружу,
и требуются специальные меры по его блокированию. Эта проблема
полностью решена у сетевых ламп, кварцевая колба которых помещена в
стеклянную оболочку.
Частичная фильтрация ультрафиолета также достигается нанесением
на колбу специального фильтрующего покрытия (такие лампы маркиру-
ются как UV-Stop, UV-Block и т. п.). В случае, если предпринятые в кон-
струкции лампы меры недостаточнщщля обеспечения ее ультрафиоле-
товой безопасности, такая лампа должна устанавливаться только в све-
тильник с защитным стеклом, о чем делается соответствующая пометка
в каталоге и на упаковке
Цветовая температура галогенных ламп, как и реальная темпера-
тура их нити накала, выше, чем у традиционных ламп накаливания. Она
составляет 3000-3200 К.
0 Совет.
Этот параметр можно изменить за счет использования встроенных
или внешних светофильтров, а также подбором толщины интерфе-
ренционного отражающего слоя в зеркальных лампах.
По этой технологии выпускаются галогенные лампы низкого напря-
жения с Тв = 4000 К, а также цветные.
Индекс цветопередачи Ra галогенных ламп, как и у всех тепловых
источников света, максимален и равен 100. За счет более высокой темпе-
ратуры накала (по сравнению с обычными лампами накаливания) свет
галогенных ламп лучше воспроизводит сине-зеленые цвета.
Эксплуатационные особенности
Эксплуатационные особенности галогенных ламп, помимо уже опи-
санной специфики, затрагивают два дополнительных аспекта.
Во-первых, лампы в одинарных кварцевых колбах не допускают прикос-
новения к ним голыми руками. Это объясняется способностью кварца кри-
сталлизоваться вокруг инородных частиц, заносимых при таком контакте.
Возникновение очагов кристаллизации приводит к нарушению однородной
структуры стенки колбы, из-за чего колба трескается или взрывается.
Глава 8. Галогенные лампы
271
Во-вторых, многие модели сетевых и специальных галогенных ламп
не допускают произвольного положения горения и требуют специаль-
ного размещения в светильнике. Например, линейные лампы имеют мак-
симальный срок службы при горизонтальном положении. Это связано
с тем, что громоздкая нить накала несимметрично закреплена внутри
колбы, и при ее неправильной ориентации может провисать и выпадать
из креплений, что ведет к перегоранию лампы.
На сегодняшний день галогенные лампы остаются единственным
сравнительно экономичным и при этом недорогим видом источника
света с «теплым» спектром. Этим объясняется их богатый ассортимент,
имеющий тенденцию к расширению.
8.3. Современные галогенные лампы
с питанием 220 В
Линейные (софитные) галогенные лампы
Новые световые характеристики, достигнутые у галогенных ламп,
позволили разработать для них особый ассортимент, лишь отчасти пере-
кликающийся с выпускаемыми видами ламп накаливания.
Изначально тепловые лампы с добавками галогенных соединений
появились в виде линейных (софитных) моделей, нить накала в которых
занимала всю длину колбы (рис. 8.2).
Подобная конструкция особенно удачна для параболоцилиндриче-
ских систем концентрации света. Первые модели линейных ламп имели
высокую мощность (1000-20000 Вт) и предназначались для прожекто-
ров и светильников наружного освещения. В дальнейшем наметилась
тенденция к сдвигу модельного ряда в сторону меньших мощностей, и
на сегодняшний день он включает номиналы 60, 100, 150, 250, 300, 500,
750, 1000, 1500 и 2000 Вт. Подавляющее большинство моделей снабжено
двумя цоколями типа R7s.
Длина лампы, как правило, растет с увеличением мощности, но одно-
значного соответствия, тем не менее, нет. Модели небольшой и средней
мощности выпускаются в трех типоразмерах, с полной длиной 78,3,117,6
и 189,1 мм. При подборе ламп для
замены в существующих светиль-
никах важно обратить внимание
на то, что лампы мощностью 150
и 200 Вт выпускаются как в пер-
вом, так и во втором перечислен-
ном исполнении.
Рис. 8.2. Внешний вид линейных ГЛН
272
Электротехнический справочник
Несмотря на то, что многие изготовители объявляют о допустимости
произвольного рабочего положения ламп этого вида (кроме мощных
моделей), наилучшим положением горения для них является горизон-
тальное, с отклонениями не более ±15°. Это связано с особенностями
крепления нити накала внутри колбы.
Линейные лампы повышенной эффективности
Линейные лампы повышенной эффективности, строго говоря, явля-
ются лишь разновидностью обычных линейных ламп. Увеличение све-
тоотдачи достигается в них за счет специального внутреннего покрытия
колбы, отражающего инфракрасные излучения. Генерируемое нитью
накала тепло, таким образом, возвращается обратно на нить и способ-
ствует ее дополнительному накаливанию.
Правило.
С ростом температуры нити накала светоотдача тепловой лампы
увеличивается.
Лампы повышенной эффективности имеют стандартную длину, но их
мощность несколько снижена по сравнению со стандартными моделями
(225-250 и 375-400 Вт вместо 300 и 500 Вт, соответственно).
Внимание.
Использование одинарной колбы из кварцевого стекла создает опас-
ность, связанную с ультрафиолетовым излучением нити накала
(линейные лампы предназначены только для закрытых светильни-
ков). Кроме этого, данный вид стекла чувствителен к прикоснове-
нию голых рук. Необходимые меры безопасности при эксплуатации и
обращении с лампами отмечаются в каталогах и на упаковке соот-
ветствующими пиктограммами.
Одноцокольные галогенные лампы с резьбовыми цоколями
Двухцокольная конструкция линейных ламп исключает их исполь-
зование в обычных светильниках для ламп накаливания. Для преодоле-
ния этого неудобства разработаны одноцокольные лампы с резьбовыми
цоколями в стеклянных колбах с помещенной внутрь линейной галоген-
ной трубкой. Их ассортимент специально разработан для прямой замены
ламп накаливания той же мощности. Как и все галогенные лампы, одно-
цокольные модели допускают включение в схемы со светорегуляторами,
однако при этом ухудшаются их светоотдача и ,срок службы. Из-за срав-
нительно небольших размеров внутренней трубки лампы не чувстви-
тельны к положению горения.
Глава 8. Галогенные лампы
273
Вместо традиционной для
ламп накаливания колбы типа А
в лампах этого вида используют
колбы различной формы в про-
зрачном, матовом или молочном
исполнении (рис. 8.3).
Более яркая нить накала под-
черкивает эффект искрящегося
света при их установке в люстры
с гранеными стеклянными и хру-
стальными элементами. В целом
одноцокольные галогенные
Рис. 8.3. Внешний вид различных ГЛН
с резьбовым цоколем
лампы подходят для установки в светильники рассеянного света, однако
неэффективны с зеркальными отражателями. Это объясняется тем, что
размеры и положение их нити накала не соответствуют таковым у тради-
ционных ламп накаливания, на которые рассчитаны стандартные отра-
жатели.
Капсульные галогенные лампы
Так называемые капсульные галогенные лампы получили свое назва-
ние из-за соответствующей формы колбы (рис. 8.4).
Она представляет собой запаянный с обеих сторон
отрезок трубки с односторонним вводом проводов.
Внутри колбы находится компактная, обычно сложенная
вдвое по сравнению с линейным вариантом спираль.
Внимание.
Капсульные лампы разработаны совместно с опти-
ческими системами специальных прожекторов и
поэтому несмотря на по-прежнему прямое вклю-
чение в сеть, не взаимозаменяемы с обычными лам-
пами накаливания.
Как правило, лампы этого вида имеют байонетный
цоколь B15d. В последнее время разработаны миниатюр-
ные капсульные модели со штырьковыми цоколями, ана-
логичные по конструкции соответствующим низковольт-
ным лампам.
Использование в колбах капсульных ламп специальных
сортов стекла и дополнительных фильтрующих покрытий
снимает проблему ультрафиолетовой опасности. Кроме
этого, на базе галогенных капсул высокого напряжения
Рис. 8.4. Внешний
вид капсульных
ГЛН
274
Электротехнический справочник
некоторые производители создают и лампы в двойной колбе с резьбо-
выми цоколями, наподобие описанных выше.
Зеркальные галогенные лампы
Преимущества высокой яркости спирали для создания направленного
света в полной мере реализованы в зеркальных галогенных лампах, пред-
ставляющих собой линейную или капсульную галогенную лампу, поме-
щенную в колбу с отражателем. Наибольшее распространение получили
лампы в прессованных колбах PAR, хотя встречаются и традиционные
варианты (колба типа R).
Первоначально для зеркальных галогенных ламп использовали тра-
диционные для ламп накаливания колбы PAR38, PAR56 и PAR64, однако
удачность такого сочетания привела к дополнительной разработке колб
PAR30, PAR20 и даже PAR16 (рис. 8.5).
Галогенные лампы этих серий успешно заменяют лампы накалива-
ния в колбах R95, R63 и R50 с соответствующими резьбовыми цоколями,
причем минимальный угол излучения составляет уже не 30, а всего 10°.
Существуют и другие, несколько менее распространенные модификации
прессованных колб галогенных ламп.
Q
Примечание.
Важно обратить внимание на тот факт, что колба PAR30 имеет две
модификации, различающиеся общей длиной корпуса (90,5 и 119 мм),
В зависимости от типа светильника, они могут оказаться не взаи-
мозаменяемыми и при выборе ламп для замены необходимо учиты-
вать размеры конкретных типов, В настоящее время длина 90,5 мм
де-факто является стандартом для колбы PAR30,
Тенденция общей миниатюризации галогенных ламп применительно к
зеркальным лампам проявилась в создании миниатюрных моделей диаме-
тром 51 мм со штырьково-поворотным цоколем GU10 и GZ10 (рис. 8.6).
Рис. 8.5. Внешний вид зеркальных ГЛН
с колбами типа PAR
Рис. 8.6. Внешний вид ГЛН со штырьково-
поворотным цоколем GUI0
Глава 8. Галогенные лампы
275
8.4. Низковольтные галогенные лампы
Для чего нужен переход к низкому напряжению питания
Переход к низкому (до 24 В) напряжению питания позволяет заметно
снизить сопротивление нити накала лампы для достижения той же элек-
трической мощности. Длина нити уменьшается, а значит, она в мень-
шей степени задерживает собственное излучение. За счет этого эффекта
лампы накаливания, рассчитанные на низкие напряжения, имеют более
высокую светоотдачу, чем стандартные сетевые аналоги.
Сказанное в полной мере относится и к галогенным лампам. Уже в
1990-х годах появились первые образцы так называемых низковольтных
моделей, или галогенных ламп низкого напряжения. Аналогично устро-
енные лампы выпускались и раньше, однако в основном предназначались
для кинопроекции и других специальных применений.
Стандартным низким напряжением для питания галогенных ламп
является значение 12 В переменного тока, несколько реже используется
постоянный ток и/или номиналы 6 и 24 В. Для получения таких напряже-
ний в обязательном порядке используют специальные трансформаторы
(на сленге называемые «галогенными»).
Низковольтные капсульные лампы
Рис. 8.7. Внешний вид капсульных ГЛН:
а — с осевым расположением нити
накаливания; б—с горизонтальным
расположением нити накаливания
Капсульные лампы по размерам не больше обычных ламп для кар-
манных фонарей, но имеют мощность от 5 до 100 Вт. По конструкции они
аналогичны капсульным лампам сетевого напряжения, но обычно имеют
прямую, а не сложенную вдвое, спираль накала. Лампы этого вида обо-
рудуются штырьковыми цоколями G4 и GY6.35 (рис. 8.7).
Из-за небольшого светового потока
основное предназначение ламп мощностью
5 и 10 Вт — декоративное освещение. Они
идеально подходят для создания ярких све-
товых точек, например, с целью имитации
звездного неба. Наравне с этим, более мощ-
ные лампы могут использоваться и в све-
тильниках общего освещения.
Кроме этого, их компактные размеры и
высокая яркость спирали позволили соз-
дать небольшие прожектора для внутрен-
него освещения (на профессиональном
сленге называемые «слотами» — источни-
ками световых пятен, от слова spotlights.
276
Электротехнический справочник
Мини-прожектор для капсульной лампы традиционно содержит зер-
кальный отражатель с помещенным в его центр штырьковым патроном.
В зависимости от свойств отражателя, для него могут требоваться лампы
с осевым либо горизонтальным (рис. 8.7) расположением спирали.
Внимание.
Неправильная замена лампы может заметно нарушить светора-
спределение такого прожектора.
Технология нанесения на внутреннюю сторону колбы отражающего
инфракрасное излучение покрытия, успешно примененная в экономич-
ных моделях линейных ламп сетевого напряжения, применяется и к низ-
ковольтным капсульным моделям. Такие лампы имеют повышенную (до
25 лм/Вт) светоотдачу.
Кварцевое стекло, из которого изготовлена колба капсульных ламп,
может определять дополнительные требования к обращению с ними и к
защите от ультрафиолета. В этом случае в каталоге и на упаковке лампы
приводится соответствующая маркировка.
Любая система, включающая отдельные источник света и зеркальный
отражатель, требует тщательной фокусировки лампы (помещения ее в
точку фокуса отражателя) после ее установки. В противном случае нару-
шаются угол излучения и светораспределение всей системы.
Вместе с тем, подобная операция достаточно сложна для рядового
пользователя, а попытка снабжать лампы фокусирующими цоколями
неизбежно подняла бы их стоимость. Решить эту проблему удалось путем
разработки зеркальных галогенных ламп, представляющих собой уже
собранные на заводе-изготовителе комплекты «лампа-отражатель».
Низковольтные лампы с интерференционными отражателями
Одним из вариантов зеркальных ламп являются лампы с интерфе-
ренционными отражателями, представляющие собой капсулы низкого
Рис. 8.8. Внешний вид ГЛН
с интерференционными
отражателями
напряжения, помещенные внутрь сте-
клянных параболических корпусов
(рис. 8.8).
Их название происходит от явле-
ния интерференции, за счет которого
нанесенная на стекло тонкая металли-
ческая пленка отражает лишь излуче-
ния определенных длин волн. Толщина
пленки подобрана таким образом,
чтобы инфракрасное (тепловое) излу-
чение нити накала беспрепятственно
Глава 8. Галогенные лампы
277
проходило сквозь нее наружу, а видимый свет отражался в направлении
оси лампы.
Иногда лампы этого типа некорректно называют «дихроичными»
(от английского названия dichroic lamps). Сквозь отражатель проходит
и некоторое количество видимого света, который приобретает цветные
оттенки и выгодно используется в функционально-декоративных све-
тильниках.
Отражатель зеркальных галогенных ламп может быть открыт либо
иметь защитное переднее стекло. По международной классификации
колба такого типа относится к Типу R, однако, традиционно ее обозна-
чают буквами MR (mirror reflector). Эта колба выпускается в двух вари-
антах, с диаметром отражателя 51 и 35 мм (типы MR16 и MR1I) и типами
цоколя GU5.3/GU4, соответственно.
Благодаря тому, что интерференционный отражатель концентри-
рует лишь свет, но не тепло, излучаемое лампой, модели этой разно-
видности называют также лампами холодного света. Этот термин,
однако, не означает, что лампа совсем не излучает тепла. Тепловое
излучение нити накала, по-прежнему составляющее более 90 % мощ-
ности лампы, более или менее равномерно рас’сеивается по всем
направлениям вокруг нее.
Светильник и ламповый патрон при этом испытывают повышен-
ную тепловую нагрузку, поэтому возможность применения таких ламп
должна оговариваться особо. В каталогах лампы холодного света марки-
руются специальными символами.
Зеркальная лампа, в отличие от светильника с отражателем, является
неразборной конструкцией. Пользователь не способен изменить ее угол
излучения, поэтому выпускается большой ассортимент моделей с опреде-
ленными светораспределениями. Условно все они могут быть разделены
на три основные группы:
♦ лампы с узкими (8-12°) световыми пучками;
♦ лампы со средними (18-24°) световыми пучками;
♦ лампы с широкими (36-60°) световыми пучками.
Наряду с прямым указанием угла излучения в градусах, в светотехни-
ческой практике приняты его более простые, буквенные обозначения:
♦ NSP или SSP (narrow spot или super spot — сверхузкий) — менее 8°;
♦ SP (spot — узкий) — 8-12°;
♦ FL (flood — средний) — 24-30°;
♦ WFL (wideflood — широкий) — 36-38°;
♦ VWFL (very wideflood — очень широкий) — 60° и более.
Слово flood указывает на применимость данного светораспределения
для заливающего освещения. Лампы со всеми вариантами светораспре-
деления выпускаются мощностью 20, 35,50 и (реже) 100 Вт.
278
Электротехнический справочник
Правило.
Чем уже световой пучок лампы одной и той же мощности, тем выше
ее осевая сило света, так как световой поток остается постоян-
ным.
Исходя из этого, узкое светораспределение наиболее подходит для
создания небольших ярких пятен света либо подсвета объектов с боль-
ших расстояний. Среднее светораспределение пригодно для создания
сравнительно крупных световых акцентов, а широкое светораспределе-
ние — для общего верхнего освещения.
Переднее стекло ламп с шириной пучка 60° покрыто специальными
стеклянными наплывами, за счет чего эти лампы дают практически рас-
сеянный свет без четких границ светового пятна.
Возможность управления световыми свойствами лампы путем
изменения толщины интерференционного покрытия (при этом меня-
ется набор отражаемых длин волн) используется в модификациях с
повышенной до 4000 К цветовой температурой и цветных моделях.
Окрашенный свет может достигаться и за счет использования в лампах
передних стекол с фильтрующими свойствами. Как правило, использо-
вание двойной колбы и специальных покрытий исключает ультрафио-
лет из спектра зеркальных ламп. Однако некоторые модели, в первую
очередь, без защитного стекла, могут все же давать вредные коротко-
волновые излучения.
D
Примечание.
Кроме того, эти же модели не защищены от случайного прикоснове-
ния рук к внутренней кварцевой капсуле. Для предупреждения о необ-
ходимых мерах предосторожности, кок и во всех ранее описанных слу-
чаях, используется специальная маркировка.
Низковольтные зеркальные лампы
с алюминиевыми отражателями
Ненаправленное тепловое излучение ламп холодного света является
преимуществом при освещении чувствительных к нагреву материалов
и недостатком с точки зрения тяжелого теплового режима светильни-
ков. Некоторые типы подвесных потолков не допускают использования
этих ламп из-за возможного перегрева запотолочного пространства. Для
подобных применений выпускаются зеркальные лампы с алюминиевыми
отражателями нескольких разновидностей.
Первая разновидность ламп представляет собой модельный ряд
в стандартных колбах MR11/MR16, стеклянные отражатели которых
покрыты слоем алюминия вместо интерференционной пленки. Ряд
Глава 8. Галогенные лампы
279
Рис. 8.9. Внешний вид ГЛН
серии 111
мощностей, группы светораспределения и
внешний вид этих ламп не отличаются от
ранее описанных моделей с интерференци-
онными отражателями.
Их важным отличием является лишь
концентрация тепла вместе со световым
пучком, что не позволяет использовать
данные лампы для освещения с неболь-
ших расстояний чувствительных к нагреву
материалов. Видимый свет не проходит
сквозь алюминиевый отражатель, поэтому
задняя часть этих ламп выглядит абсо-
лютно темной.
Наилучшее применение для них — так
называемые «точечные» светильники
общего освещения, встроенные в подвес-
ной потолок, иногда неофициально назы-
ваемые даун-лайтами (от английского термина downlight «светящие
вниз»).
К лампам второй разновидности относится разработанная в конце
1990-х годов так называемая серия 111. Входящие в нее модели состоят
из галогенной капсулы, установленной в открытом металлическом отра-
жателе диаметром 111 мм (рис. 8.9).
Конструкция такой лампы аналогична устройству некоторых авто-
мобильных фар, прямой свет лампы в которых устраняется затеняющей
металлической крышкой. *
Зеркальные лампы диаметром 111 мм выпускаются мощностью 35, 50,
75 и 100 Вт и предназначены для установки в основном в открытые све-
тильники, ведь их ультрафиолетовое излучение незначительно.
Подчеркнуто функциональный и вместе с тем эстетичный внешний
вид является преимуществом для их использования в стилизованных
под «высокие технологии» (hi-tech) декоративно-функциональных све-
тильниках. Для улучшения внешнего вида и лучшего сочетания с хроми-
рованными элементами светильников корпус этих ламп имеет полиро-
ванную блестящую окантовку.
Третья, менее распространенная группа ламп с алюминиевыми отра-
жателями, состоит из моделей с цоколем BlSd (BA 15d). Модели этой
группы выпускаются лишь некоторыми изготовителями и не стандар-
тизованы. Их применение возможно в специально рассчитанных на кон-
кретный тип лампы светильниках.
В завершение данного раздела стоит напомнить о том, что здесь были
рассмотрены лишь наиболее распространенные и выпускаемые многими
280
Электротехнический справочник
фирмами виды галогенных ламп. Помимо них, существует огромный
ассортимент моделей, специфичных по отношению к производителям,
а также предназначенных для специального использования (например,
для кинофотоаппаратуры, оптических приборов, установок инфракрас-
ного обогрева и т. д.).
8.5. Трансформаторы и электроника
для галогенных ламп
Особености включения низковольтных галогенных ламп
Внимание.
Галогенные лампы низкого напряжения (6/12 В) должны включаться
только в схемы с соответствующими трансформаторами. Последо-
вательное включение и другие варианты не допускаются!!!
Традиционные (электромагнитные) трансформаторы предельно про-
сты в устройстве и конструкции. Они ничем не отличаются от принятых
в радиоэлектронной практике аналогов. Трансформаторы могут быть как
Ш-образные, так и тороидальные.
Рис. 8.10. Внешний вид Ш-образного
трансформатора
Из-за больших рабочих токов ламп
сечение провода вторичной обмотки
достигает 4 мм2. В корпусе обычно пред-
усмотрены и предохранители различных
типов, о чем пользователя информирует
соответствующая маркировка.
В отличие от пускорегулирующих
Рис. 8.11. Внешний вид
тороидального трансформатора
аппаратов, типы которых должны строго
соответствовать типам подключаемых
ламп, принцип подключения галогенных
ламп намного проще.
Правило.
Обязательное условие состоит
лишь в том, чтобы суммарная
мощность всех ламп не превышала
номинальной мощности трансфор-
матора. Например, к трансформа-
тору мощностью 60 Вт можно под-
ключить 12 ламп по 5 Вт, 6 ламп
по 10 Вт, 3 лампы по 20 Вт или по
одной лампе 35 или 50 Вт.
Глава 8. Галогенные лампы
281
D
Примечание.
Традиционные трансформаторы могут подключаться к сети через
светорегуляторы для стандартных ламп накаливания. Исключение
составляют варианты схем, в которых осуществляется выпрямле-
ние тока, так как для них первичная обмотка трансформатора фак-
тически представляет собой короткое замыкание.
Преимущества электронных трансформаторов
Существенным недостатком электромагнитных трансформаторов
является их большая масса, которая примерно пропорциональна их
мощности. Например, трансформатор мощностью 300 Вт может весить
до 10 кг! При большом количестве галогенных ламп общий вес такого
оборудования может превысить все разумные пределы.
Проблема больших размеров и веса решена в так называемых элек-
тронных трансформаторах, которые по более строгой классификации
являются электронными блоками питания. Эти устройства содержат
преобразователь, увеличивающий частоту питающего напряжения до
30000-10000 Гц, за счет чего размер трансформатора как такового может
быть существенно уменьшен.
Важно заметить, что сечение провода вторичной обмотки и в этом
случае должно быть велико. Преобразователь и соответствующий ему
малогабаритный трансформатор (диаметром не более 20 мм) помеща-
ются в общий, обычно пластмассовый, корпус (рис. 8.12, рис. 8.13).
Масса электронных трансформаторов невелика, а их размер незначи-
тельно увеличивается с увеличением мощности. Кроме этого, они выде-
ляют намного меньше тепла и не издают звука при работе. Благодаря
этим особенностям, они являются единственно целесообразным вариан-
том для включения ламп общей мощностью 100 Вт и более. В настоящее
время разработаны модели мощностью до 1500 Вт.
Один из вариантов электронного трансформатора, реализованного на
специализированной микросхеме IR2161, показан на рис. 8.14 (без пла-
стикового корпуса). Принципиальная электрическая схема этого устрой-
Рис. 8.12. Внешний вид электронного
трансформатора прямоугольной формы
для питания ГЛН
Рис. 8.13. Внешний вид электронного
трансформатора
округлой формы для питания ГЛН
282
Электротехнический справочник
Рис. 8.14. Внешний вид электронного трансформатора на IR2161
Рис. 8.15. Принципиальная схема электронного трансформатора на ИМС IR2161
ства показана на рис. 8.15. Номиналы и тип используемых элементов
приведены в табл. 8.1.
Номиналы и типы используемых в схеме (рис. 8.15) элементов Таблица 8.1
№ п/п Обозначение на схеме Тип элемента Параметры, Номинал Название элемента Кол-во
1 С1,С2 Конденсатор 100 нФ, 400 В 2222 383 00104 2
2 CLF Конденсатор 100 нФ, 275 В, Х2 2222 338 26104 1
3 СЗ,С4 Конденсатор 1,5 нФ, 400 В ECK-D3D152KBP 2
4 CF Конденсатор 1 нФ, 50 В K102J15C0GF5TH5 1
5 cvcc2,csd,cb Конденсатор 100 нФ, 25 В C317C104M5U5CA 3
6 CD Конденсатор 330 нФ, 400 В ECQ-E4334KF 1
7 CVCC1 Конденсатор 22 мкФ, 50 В, Radial T350F226K016AS 1
8 CSNUB Конденсатор 150 пФ, 500 В, Ceramic D151.K20Y5PL63L6 1
9 D1— D4, DS Диод 1000 В, 1 А 1N4007-T 5
10 DB Диод 600 В, 1 А 1N4937-T 1
11 D5, D6 Диод 600 В, 1 А 1N4937-T -
12 DCP1,DCP2 Диод 75 В, 500 мВт 1N4148-T 2
13 DZ Стабилитрон 16 В, 1 Вт 1N4745A-T 2
Глава 8. Галогенные лампы
283
Таблица 8.1 (продолжение)
№ п/п Обозначение на схеме Тип элемента Параметры, Номинал Название элемента Кол-во
14 LF Дроссель Vertical Е20 Iron powder 094094912000 1
15 Т1 Трансформатор 78Т, 8Т, 12 В out 190, 763 190190763000 1
16 R1,R2 Резистор 470 кОм, 1 Вт 5073NW470K0J12AFX 2
17 RS Резистор 220 кОм, 1 Вт 5073NW220K0J12AFX 1
18 RD Резистор 270 Ом, 3 Вт 2322 329 03271 ВС 1
19 RB1,RB2 Резистор 22 Ом, 1206, SMD ERJ-8GEYJ220V 2
19 RCS Резистор 0,33 Ом, 0,5 Вт ALSR1 F-.33R-ND 1
20 RF Резистор 1 кОм, 1 Вт 5073NW1K000J12AFX 1
21 In Socket IC Controller IR2T61 1
22 IC1 IC Socket 8 Pin DIP 2-641260-1 1
23 Q1/Q2 Транзистор полевой FETs 400 В IRF740 2
24 P1 Разъем 5 Way 236-105 1
25 P2 Разъем 6 Way 236-106 1
Расчет электронного трансформатора
подразличные мощности
В Примечание.
Расчитать электронный трансформатор под различные мощности
можно с помощью уже известной нам программы автоматического
проектирования Ballast Designer.
В некоторых случаях, когда электронный трансформатор удален (более
1 м) от ГЛН, а мощность лампы (или группы ламп) значительна, могут
возникнуть радиопомехи, затрудняющие прием теле- радио- каналам или
мешающие ИК и радио пультам управления. В этой ситуации применяют
электронные трансформаторы (блоки питания ГЛН) с выпрямленным и
сглаженным напряжением (постоянное напряжение с малыми пульса-
циями).
Такие блоки питания можно реализовать, например, на известной
микросхеме VIPER100-E фирмы STMicroelectronics, http://www.st.com.
В Примечание.
Автоматически спроектировать блок питания можно с помощью
специальной программы VIPer Design Software v2.24.
На данный момент широко используются для подобных блоков питания
микросхемы фирмы Power Integrations, Inc серии TOPSwitch и TOPSwitclf-GX:
TOP227Y, TOP250Y, TOP246R, TOP249Y, техническую поддержку можно
найти по адресу:
http://www.powerint.ru/SiteFiles/ARTICLES_ARCHIVE.htm
284
Электротехнический справочник
Блок питания на микросхеме TDA4605
На рис. 8.16 показана схема БП, реализованная на доступной микро-
схеме TDA4605. Данная микросхема имеет отечественные аналоги
К1033ЕУ5, КР1087ЕУ1.
Трансформатор Т1 намотан на сердечнике Ш16х20 из феррита
2500НМС1. Величина немагнитного зазора 0,12 мм (с учетом двойного
зазора, т. е. две прокладки по 0,12 мм). Число витков первичной обмотки
Wl= 64, диаметр провода 0,25 мм. Число витков вторичной обмотки
W2 =3, диаметр провода (пучек из пяти жил 0,6 мм). Число витков
обмотки обратной связи W3 =3, диаметр провода 0,25 мм.
О Примечание.
Большинство электронных трансформаторов имеют ограни-
чения не только на максимальную, но и на минимальную суммар-
ную мощность подключенных ламп. Это связано с особенностями
роботы внутренних преобразователей. Диапазон допустимых мощ-
ностей указывается в каталоге и на корпусе устройства, например,
35-105 Вт. Данное ограничение, тем не менее, не означает опасности
выхода трансформатора из строя при отсутствии нагрузки (напри-
мер, при перегорании всех ламп). Из него следует лишь то, что нор-
мальная работа ламп мощностью менее допустимой не гарантиру-
ется.
Для удобства подключения ламп электронные трансформаторы
обычно имеют несколько пар выходных зажимов.
Рис. 8.1 б. Принципиальная схема на БП для ГЛН на TDA4605
Глава 8. Галогенные лампы
285
Регулирование мощности ламп, в зависимости от конкретной схемной
реализации, осуществляется одним из двух способов:
♦ включением трансформатора с традиционным светорегулятором;
♦ путем подачи на его отдельный управляющий вход специального
сигнала (как в случае с регулируемыми электронными балласта-
ми).
Данная возможность может и не предусматриваться совсем. При под-
ключении электронного трансформатора к светорегулятору традици-
онной конструкции важно убедиться, что последний допускает работу
с нагрузками емкостного характера. Подобные сведения содержатся в
документации на светорегулятор.
D Примечание.
Следует отметить, что вторичное напряжение на их обмотках
намеренно несколько снижено по сравнению с номинальным, и Обычно
составляет 11,2-11,6 В. Такой прием несколько снижает световой
поток и светоотдачу ламп, однако продлевает их срок службы.
8.6. Продление срока службы
и регулировка яркости свечения
А для продления срока службы высоковольтных ГЛН, питаю-
щихся непосредственно от сети 220 В, поможет простое устройство
на специализированной микросхеме фазового регулятора К1182ПМ1Р
(КР1182ПМ1).
Дело в том, что в холодном состоянии сопротивление спирали лампы
в 10 раз меньше, чем в разогретом. Поэтому пусковой ток ГЛН мощно-
стью, например, 100 Вт может достигать 7 А. После разогрева спирали,
который происходит за несколько полупериодов сетевого напряжения,
ток уменьшается до рабочего.
В Примечание.
Именно этот момент пуска является порой губительным для лам-
почки. Со временем спираль лампы изнашивается, утончается, при-
обретает неоднородности в своей структуре. Спираль становится
более чувствительной к подобным перегрузкам при включении, соот-
ветственно, увеличивается вероятность ее перегорания.
286
Электротехнический справочник
0 Совет.
Облегчить условия пуска холодной спирали ГЛН и тем самым снизить
вероятность ее перегорания можно. Для этого надо подавать напря-
жение питания на лампу не с полной, аспостепенноувеличивающейся
амплитудой.
В результате к моменту подачи полной амплитуды спираль лампы
успеет полностью разогреться и перейти в нормальный режим работы.
Микросхема фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1) предназна-
чена для плавного включения/выключения ламп накаливания или для регу-
лировки яркости их свечения. Максимальная рабочая мощность — 150 Вт.
Значительно увеличить мощность подключаемой нагрузки можно, применив
внешний симистор. ИМС выполнена в стандартном корпусе DIP 16.
Внешний вид устройства показан на рис. 8.17.
ИМС К1182ПМ1Р (рис. 8.18, рис. 8.19) позволяет путем постепенного
увеличения фазового угла включения увеличивать подаваемое на лампу
напряжение. При этом спираль успевает разогреться до максимальной
температуры к моменту подачи полного напряжения. В результате сни-
жается вероятность выхода спирали лампы из строя.
Выводы 3 и 6 ИМС DA1 предназначены для
подключения цепи управления (СЗ=100 мкФ 16 В,
Rl=3,l кОм, SW1) фазовым регулятором. Cl = С2 =
= 1 мкФ 10 В. Время плавного включения лампы
зависит от емкости конденсатора СЗ, а время плав-
ного выключения — от сопротивления резистора
R1. Номиналы этих элементов можно выбрать
Рис. 8.17. Внешний вид самостоятельно. С номиналами, приведенными
устройства плавного на схеме, время включения и выключения состав-
зажигания ГЛН ляет примерно 1 с.
Рис. 8.19. Принципиальные схемы устройств
регулировки яркости
Рис. 8.18. Типовая схема
включения
ГЛАВА 9
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ:
УСТРОЙСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
9.1. Классификация электрических аппаратов
Определение и классификация
Электрические аппараты вместе с электрическими машинами
являются основными средствами электрификации и автоматизации.
Электрические аппараты составляют самостоятельную и обширную
часть электротехники.
8Н Определение.
Я Электрический аппарат — это устройство, управляющее электро-
Ы потребителями и источниками питания, а также использующее элек-
трическую энергию для управления неэлектрическими процессами.
Электрические аппараты общепромышленного назначения, электро-
бытовые аппараты и устройства выпускаются напряжением до 1 кВ,
высоковольтные — свыше 1 кВ. До 1 кВ делятся на аппараты ручного,
дистанционного управления, аппараты защиты и датчики.
Электрические аппараты в схемах современных электротехнических
устройств должны обладать высокой чувствительностью, быстродей-
ствием, универсальностью.
Общим требованием по всем видам аппаратов является простота их
устройства и обслуживания, а также их экономичность (малогабарит-
ность, наименьший вес аппарата, минимальное количество дорогостоя-
щих материалов для изготовления отдельных частей).
Электрические аппараты классифицируются по ряду признаков:
♦ назначению, т. е. основной функции выполняемой аппаратом;
♦ принципу действия;
♦ характеру работы;
♦ роду тока;
♦ величине тока;
♦ величине напряжения (до 1 кВ и свыше);
♦ исполнению;
♦ степени защиты (IP);
♦ по конструкции.
288
Электротехнический справочник
Классификация электрических аппаратов
по назначению
Аппараты управления предназначены для пуска, реверсирования,
торможения, регулирования скорости вращения, напряжения, тока элек-
трических машин, станков, механизмов или для пуска и регулирования
параметров других потребителей электроэнергии в системах электро-
снабжения.
Основная функция этих аппаратов — управление электроприводами
и другими потребителями электрической энергии. Особенности: частое
включение, отключение до 3600 раз в час, т. е. 1 раз в секунду.
К ним относятся электрические аппараты ручного управления —
пакетные выключатели и переключатели, рубильники, универсальные
переключатели, контролеры и командокотролеры, реостаты и др., и элек-
трические аппараты дистанционного управления — электромагнитные
реле, пускатели, контакторы и т. д.
Аппараты защиты используются для коммутации электрических
цепей, защиты электрооборудования и электрических сетей от сверхто-
ков, т. е. токов перегрузки, пиковых токов, токов короткого замыкания. К
ним относятся плавкие предохранители, тепловые и токовые реле, авто-
матические выключатели и др.
Контролирующие аппараты предназначены для контроля заданных
электрических или неэлектрических параметров. Эти аппараты преоб-
разуют электрические или неэлектрические величины в электрические и
выдают информацию в виде электрических сигналов. Основная функция
этих аппаратов заключается в контроле за заданными электрическими и
неэлектрическими параметрами. К ним относятся: датчики тока, давле-
ния, температуры, положения, уровня, фотодатчики, а также реле, реа-
лизующие функции датчиков, например, реле контроля скорости (РКС),
реле времени, напряжения, тока.
Классификация электрических аппаратов
по принципу действия и характеру работы
По принципу действия электроаппараты разделяются в зависимости
от характера воздействующего на них импульса. Исходя из тех физиче-
ских явлений, на которых основано действие аппаратов, наиболее рас-
пространенными являются:
♦ коммутационные — для замыкания и размыкания электрических
цепей при помощи контактов, соединенных между собой для обе-
спечения перехода тока из одного контакта в другой или удаленных
друг от друга для разрыва электрической цепи (например, рубиль-
ники, переключатели);
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
289
♦ электромагнитные, действие которых зависит от электромагнитных
усилий, возникающих при работе аппарата (например, контакторы,
пускатели, реле);
♦ индукционные, действие которых основано на взаимодействии
тока и магнитного поля (например, индукционные реле);
♦ катушки индуктивности (например, реакторы, дроссели насыщения).
По характеру работы электрические аппараты различают в зависимо-
сти от режима той цепи, в которой они установлены:
♦ работающие длительно;
♦ предназначенные для кратковременного режима работы;
♦ работающие в условиях повторно-кратковременной нагрузки.
Исполнение электрических аппаратов
по степени защиты
Степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости определи-.
ется ГОСТ 14254-80. В соответствии с ГОСТ устанавливается 7 степеней
от 0 до 6 от попадания внутрь твердых тел и от 0 до 8 от проникновения
жидкости (табл. 9.1).
Классификация электрических аппаратов по степени защиты
Таблица 9.1
Обозначение степеней защиты Защита от проникновения твердых тел и соприкосновения персонала стоковедущими и вращающимися частями Защита от проникновения воды
0 Специальная защита отсутствует
1 Большого участка человеческого тела, например, руки и твердых тел размером более 50 мм Капель, падающих вертикально
2 Пальцев или предметов длиной не более 80 мм и твердых тел размером более 12 мм Капель при наклоне оболочки до 15° в любом направлении относительно нормального положения
3 Инструмента, проволоки и твердых тел диаметром более 2,5 мм Дождя, падающий на оболочку'под углом 60° от вертикали
4 Проволоки, твердых тел размером более 1 мм Брызг, падающих на оболочку в любом направлении
5 Пыли в количестве недостаточном для нарушения работы изделия Струй, выбрасываемых в любом направлении
6 Защита от пыли полная (пыленепроницаемые) Волн (вода при волнении не должна попасть внутрь)
7 - При погружении в воду на короткое время
8 - При длительном погружении в воду
Для обозначения степени защиты используется аббревиатура «1Р».
Например: IP54.
Виды исполнения: защищенные IP21, IP22 (не ниже); брызгозащищен-
ные, каплезащищенные IP23, IP24; водозащищеные IP55, IP56; пылеза-
щищеные IP65, IP66; закрытые IP44 — IP546; герметичные IP67, IP68.
290
Электротехнический справочник
Климатическое исполнение электрических аппаратов
Климатическое исполнение электрических аппаратов обозначается
следующими буквами:
♦ У (N) — умеренный климат;
♦ ХЛ (NF) — холодный климат;
♦ ТВ (TH) — тропический влажный климат;
♦ ТС (ТА) — тропический сухой климат;
♦ О (U) — все климатические районы, на суше, реках и озерах;
♦ М — умеренный морской климат;
♦ ОМ — все районы моря;
♦ В — все макроклиматические районы на суше и на море.
9.2. Модульные электрические аппараты
Назначение
Е Определение.
Модульными электрическими аппаратами называются устрой-
ства, чьи основные установочные размеры стандартизированы и,
как правило, не меняются от производителя к производителю.
Устанавливаются в распределительные щиты на специальный метал-
лический профиль, именуемый DIN-рейкой 35 мм, горизонтально в ряд.
Они образуют, единое целое и могут быть закрыты единой закрывающей
панелью, оставляющей доступ к элементам управления приборами.
Размеры модулей, подлежащих стандартизации следующие:
♦ ширина 17,5-18 мм. Исключение составляют модульные автомати-
ческие выключатели производства Тираспольского завода ВА 60-26
шириной 12,5 мм;
♦ глубина от плоскости внутренней стороны закрывающей панели до
плоскости крепления — 58 мм;
♦ высота модуля — не более 96 мм;
♦ центральное расположение и ширина выступающей части, несущей
на себе органы контроля и управления (это позволяет использовать
стандартную закрывающую панель для модульных устройств раз-
ных производителей).
И Примечание.
Устройства могут иметь разную ширину, в зависимости от назначе-
ния. Этот параметр кратен ширине одного модуля 17,5-18 мм.
Для коммутации установленных в щите приборов используются
шины, гребенки, клеммники и т. п.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
291
Все крупные европейские производители предлагают широкий спектр
приспособлений, позволяющих осуществить электрическое соединение
устройств внутри щита между собой. Корпуса щитов объединяют внутри
себя все устройства, которые могут обеспечить прием, распределение,
учет электроэнергии, управление потребителями, защиту линий, потре-
бителей и пользователей электроэнергии.
Классификация
Классифицировать корпуса щитов можно по следующим параметрам:
♦ материал (металлические или пластиковые);
♦ установка внешняя или внутренняя.
Металлические щиты более прочны, позволяют обеспечить лучшую
защиту от внешних воздействий, негорючи.
Пластиковые щиты (одного производителя), как правило, дешевле,
легче вписываются в интерьер, но горючи, подвержены механическим
разрушениям, ограничены по размерам. Поэтому большие щиты обычно
собирают в металлических корпусах, а малые, например, этажные, — в
пластиковых.
Внешнюю или внутреннюю установку, т. е. навесной или встраивае-
мый корпус щита выбирают исходя из местных условий. Встраиваемые
шкафы требуют углубления в стену, что не всегда возможно. Навесные
шкафы легче монтируются, но занимают часть полезного пространства.
9.3. Электромагнитные реле управления
Назначение и классификация
8. Определение.
Я Реле — электрический аппарат, предназначенный для коммутации
в электрических цепей при подаче на него управляющих электрических
или не электрических входных сигналов.
Релейные элементы (реле) находят широкое применение в схемах
управления и автоматики, так как с их помощью можно:
♦ управлять большими мощностями на выходе при малых по мощ-
ности входных сигналах;
♦ выполнять логические операции;
♦ создавать многофункциональные релейные устройства;
♦ осуществлять коммутацию электрических цепей;
♦ фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного
уровня;
292
Электротехнический справочник
Рис. 9.1. Устройство
электромагнитного реле:
1 — сердечник;
2 — обмотка; 3 — ярмо;
4—якорь; 5 — контакты;
б—возвратная пружина
♦ выполнять функции запоминающего эле-
мента и т. д.
Электромагнитные реле делятся на две группы:
♦ постоянного тока (нейтральные и поляризо-
ванные);
♦ переменного тока.
Нейтральные реле одинаково реагируют на
постоянный ток обоих направлений, протекающий
по его обмотке, а поляризованные реле реагируют
на полярность управляющего сигнала.
Работа электромагнитных реле (рис. 9.1) осно-
вана на использовании электромагнитных сил,
возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по
виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закры-
ваются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвиж-
ный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив
них находятся неподвижные контакты.
В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче
напряжения электромагнит притягивает якорь, преодолевая усилие
пружины, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от кон-
струкции реле. После отключения напряжения пружина возвращает
якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены
электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки
для более четкого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный
контактам для снижения искрения и помех.
Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей,
более того в. управляемой цепи величина тока может быть намного
больше чем в управляющей. То есть реле, по сути, выполняют функцию
усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи.
Реле переменного тока срабатывают при подаче на их обмотки тока
определенной частоты 50 Гц, то есть основным источником энергии явля-
ется сеть переменного тока. Конструкция реле переменного тока напо-
минает конструкцию реле постоянного тока, только сердечник и якорь
изготавливаются из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить
потери на гистерезис и вихревые токи.
Типовая практика применения мощных электромагнитных реле — это
коммутация нагрузок на переменном токе 220 В 50 Гц или на постоянном
токе от 5 до 24 В при токах коммутации до 10-16 А.
Обычными нагрузками для контактных групп мощных реле являются
нагреватели, маломощные электродвигатели (например, вентиляторы и
сервоприводы), лампы накаливания, электромагниты и прочие актив-
ные, индуктивные и емкостные потребители тока.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
293
Выбор электромагнитного реле
Рабочие напряжения и токи в обмотке реле должны находиться в пре-
делах допустимых значений:
♦ уменьшение рабочего тока в обмотке при-
водит к снижению надежности замыкания
контактной группы;
♦ увеличение рабочего тока в обмотке приво-
дит к перегреву обмотки, снижению надеж- Рис. 9.2. Внешний вид
ности реле при повышенной температуре. электромагнитного реле
Внимание.
Нежелательна даже кратковременная подача на обмотку реле повы-
шенного рабочего напряжения, так как при этом возникают механи-
ческие перенапряжения в деталях магнитопровода и контактных
групп, а электрическое перенапряжение обмотки при размыкании ее
цепи может вызвать пробой изоляции.
При выборе режима работы контактов реле необходимо учитывать
значение и род коммутируемого тока, характер нагрузки, общее количе-
ство, ресурс переключений (включений) и частоту коммутации.
При коммутации нагрузок наиболее тяжелым для контактов является
процесс размыкания цепи, так как из-за образования дугового разряда
происходит износ контактов.
Наладка и настройка контактов
при эксплуатации электромагнитных реле
Важнейшим элементом всех электромагнитных реле является кон-
тактная система. Обеспечить в месте электрического контакта такие же
условия прохождения тока, какие имеет сплошной проводник, практи-
чески невозможно. Поэтому контактные соединения являются наиболее
слабым местом любого электрического аппарата и требуют особого вни-
мания при эксплуатации.
Величина переходного сопротивления контакта зависит от материала
контактного соединения, от давления, испытываемого контактными эле-
ментами, от площади поверхности их соприкосновения и ее состояния
и от температуры контакта. Ток, проходя через контактные элементы,
нагревает их. Чрезмерное нагревание контактов приводит к их окисле-
нию и увеличивает величину переходного сопротивления.
Надежность срабатывания реле в значительной степени зависит от
качества регулировки контактной системы и от состояния контактов.
Если контакты реле вибрируют, то при работе они подгорают и разруша-
ются, а иногда и привариваются.
294
Электротехнический справочник
Работа контактов реле характеризуется:
♦ значениями раствора между подвижными и неподвижными кон-
тактами;
♦ провалом контактов;.
♦ силой сжатия (прижатия, прижима) контактов.
Контактное соединение характеризуется определенным значением
усилия, выше которого величина переходного сопротивления практиче-
ски не изменяется.
Определение.
Раствор контактов — это наименьшее расстояние контактными
поверхностями полностью разомкнутых контактов реле.
Провал контактов [мм] — это расстояние, на которое перемеща-
ется подвижная контактная система реле после касания контактов
(расстояние на которое перемещается контактная система, если
неподвижную контактную систему мысленно убрать). Это паспорт-
ная техническая величина, обеспечивающая усилие нажатия.
В процессе эксплуатации контакт изнашивается (трение, выгорание
части контакта вследствие электрической дуги), и контактное нажатие
снижается. Значит, увеличивается сопротивление контакта и возрастает
опасность сваривания. Поэтому провал контактов в процессе эксплуата-
ции контролируется.
Раствор и провал контактов реле определяют с помощью измеритель-
ного инструмента. Измеренные величины растворов, провалов и нажа-
тий для каждого реле не должны значительно отличаться от соответству-
ющих величин, приведенных в технических паспортах реле.
Н Примечание.
Допустимо уменьшение провала контактов на 50% от начального
значения, приведенного в документации завода изготовителя.
Четкая и надежная работа контактов реле без искрения, приваривания,
оплавления и заскакивания зависит как от их механической регулировки,
так и от электрической регулировки реле в целом. Поэтому окончательно
контакты регулируют подтоком после настройки электрических параметров
реле, предварительно выполнив механическую регулировку контактов.
Перед регулировкой грязные подгоревшие контакты промывают спир-
том или зачищают бархатным напильником и полируют.
И Совет.
|||5У| Промывать контакты бензином, нашатырным спиртом или другим
моющим составом не рекомендуется.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
295
Контактные реле регулируют таким образом, чтобы не было вибра-
ции и заскакивания подвижных контактов на неподвижные, причем
при правке неподвижных контактов пинцетом избегают надломов кон-
тактных пружин. Прогиб пружин неподвижных контактов зависит от
их упругости, угла встречи и совместного хода контактов, а также от их
предварительного натяжения создаваемого ограничивающими упорами
и антивибрационными пластинками.
Причиной недопустимо сильной вибрации контактов могут быть
механические неисправности реле, не проявляющиеся при малых токах.
Обычно причиной вибрации является неправильное положение мостика
на оси относительно якоря или перекос оси якоря относительно оси маг-
нитного потока из-за нарушения соосности отверстий для подпятников.
В первом случае устраняют большие продольные и поперечные
зазоры, заменяют возвратную пружину контактного мостика, устраняют
перекосы* оси контактного мостика или магнитной системы реле. В дру-
гих случаях также проводят механическую регулировку контактов.
Уменьшение и устранение искрения контактов
электромагнитных реле
На маломощных контактах электромагнитных реле редко появляется
электрическая дуга, но часто происходит искренне.
При быстром отключении цепи, обладающей индуктивностью, возни-
кает значительная ЭДС L (di/dt), которая может превышать напряжение
пробоя изоляционного промежутка между контактами. Это особенно
опасно в чувствительных и быстродействующих электромагнитных реле,
в которых раствор контактов делают очень малым.
Искрение увеличивается при вибрации контактов реле. Оно сокращает
срок службы контактов электромагнитных реле и может привести к лож-
ным срабатываниям быстродействующих аппаратов схемы управления
или к пробою полупроводниковых элементов из-за перенапряжения.
Для уменьшения искрения контактов реле применяют специальные
схемы, создающие дополнительную электрическую цепь, по которой
замыкается ток, вызванный ЭДС самоиндукции. Электрическая энергия,
запасенная в индуктивности коммутируемой цепи, выделяется в виде
тепла в резисторах искрогасящей схемы, уменьшая тем самым энергию
искрообразования.
При использовании постоянного тока применяют шунтирование
нагрузки диодом (рис. 9.3, а). В момент размыкания контактов реле воз-
никает переходный ток, и энергия выделяется на активной составляющей
сопротивления нагрузки.
296
Электротехнический справочник
а
Рис. 9.3. Схемы искрогашения:
а — шунтирование диодом; 6 — шунтирование контактов реле цепочкой Р(ШСШ
При шунтировании контактов реле цепочкой ЯШСШ (рис. 9.3, б) энер-
гия магнитного поля выделяется не только на нагрузке, но и на резисторе
RIU. Величина емкости Сш в этой схеме равна 0,5-2 мкФ и окончательно
подбирается при наладке схемы.
Сопротивление Rm определяют по эмпирическим формулам. Для сере-
бряных контактов R1U=UC2/140, где Uc — падение напряжения на конден-
саторе. Величина сопротивления Rm в схемах слаботочных электромаг-
нитных реле составляет 100-500 Ом.
Все схемы искрогашения ухудшают динамические параметры электро-
магнитных реле, увеличивая время их включения или отключения.
9.4. Катушки электрических аппаратов
Определение и классификация
8Я Определение.
Я Катушкой называется обмотка изолированного провода, намотан-
м ная на каркас или без каркаса, имеющая выводы для присоединения.
Каркас для катушки индуктивности изготавливают из диэлектриче-
ского материала, например, из картона или пластмассы. Катушки служат
для создания магнитного потока, который создает движущие силы для
работы аппаратов или индуктивное сопротивление, когда катушка явля-
ется дросселем.
Катушки можно разделить на:
♦ токовые, содержащие небольшое количество витков провода пло-
щадью сечения, соответствующей силе проходящего тока;
♦ напряжения, содержащие большое количество витков провода
небольшого сечения.
Катушки применяют в электромагнитах контакторах, пускателях и
реле, расцепителях автоматических выключателей, электрических тормо-
зов, в электроизмерительных приборах, в пуско-регулирующих аппара-
тах люминесцентных ламп в качестве дросселей, в блоках питания аппа-
ратуры автоматики и радиоэлектроники также в виде дросселей.
Изоляция катушки подвергается перенапряжениям — скачкам напря-
жения при разрыве цепи ее обмотки, зависящим от скорости размыка-
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
297
ния цепи, числа витков ее обмотки, магнитной системы аппарата. Эти
перенапряжения могут передаваться на другие реле, вызывая их ложное
срабатывание.
Перенапряжения также могут, передаваться из внешней цепи при
включении катушек других аппаратов.
Катушки одинаковых размеров могут изготовляться на разное напря-
жение — переменное 36, ПО, 220,380,660 В и постоянное 6,12,24,36,48,
60,110, 220,440 В.
D Примечание.
Катушки новых аппаратов нужно проверять на соответствие
напряжения, на которое они изготовлены, напряжению сети. Это
можно сделать по этикетке на общей изоляции обмотки катушки.
Это же нужно сделать и при замене вышедшей из строя катушки. Если
на поверхности катушки нет этикетки, то можно измерить ее сопротив-
ление и сравнить с такой же катушкой другого аппарата.
При наладке нового аппарата или замене катушки перед ее установ-
кой на месте нужно проверить, не касаются ли подвижные детали элек-
тромагнита изоляции катушки, и если касаются, то нужно ее поставить
так, чтобы не было касания, или отрегулировать ход подвижных деталей,
и только после этого укреплять катушку.
Нужно проследить, чтобы не было воздушного зазора при касании
якоря и сердечника электромагнита, так как при наличии воздушного
зазора уменьшается индуктивное сопротивление обмотки, увеличива-
ется ток, и катушка может перегреться и выйти из строя.
При присоединении катушки постоянного тока нужно соблюдать
полярность, когда аппарат, например, поляризационное реле, реагирует
на направление тока.
Борьба с перегревом катушек
Перегрев катушки ведет к увеличению активного сопротивления про-
вода, уменьшению тока и силы, притягивающей Сердечник электромаг-
нита. Перегрев может вызвать растрескивание изоляции, ложное сраба-
тывание реле, увеличение воздушного зазора между якорем сердечником
и еще больший перегрев катушки, сгорание изоляции ее обмотки.
Совет.
н Нужно следить, чтобы катушки не нагревались от посторонних
источников тепла, например, от резисторов, установленных рядом
и особенно ниже катушки.
298
Электротехнический справочник
Высокая температура катушки может быть обусловлена повышенной
температурой в помещении, где установлена аппаратура, высокой тем-
пературой в шкафу управления из-за выделения тепла аппаратами, пере-
гревом аппарата, на котором установлена катушка. Перегрев катушки
аппарата может быть также при его частом включении-отключении при
нарушении условий воздухообмена и вентиляции оборудования в поме-
щении или силовом шкафу.
Высокая температура катушки также приводит к уменьшению сопро-
тивления изоляции провода обмотки. При высокой температуре воз-
можны обрывы провода при разном температурном расширении про-
вода и каркаса катушки. Высокая температура ведет к ускорению про-
цессов старения изоляции катушки.
Влага может проникать в катушку через общую изоляцию, изоляцию
между слоями к проводу и способствовать уменьшению сопротивления
изоляции провода. Это может вызвать замыкание между слоями намотки
или между витками в слое. В результате замыкания может произойти
прогорание/выгорание обмотки, межвитковые замыкания, что приведет
к необратимому повреждению обмотки, или шунтирование части вит-
ков, что будет способствовать перегреву катушки.
При низкой температуре влага может замерзать в катушке и способ-
ствовать выходу ее из строя.
В результате воздействий на катушку, рассмотренных выше, в катушке
могут быть нарушения цепи для тока из-за обрыва провода внутри
катушки, обрывов выводов, окисления выводных зажимов, сгорание изо-
ляции части витков или полное сгорание изоляции обмотки.
Замена катушки
При проверке катушки после отказа полное сгорание ее изоляции
видно сразу, так как обычно сгорает наружная изоляция катушки.
Если наружная изоляция не сгорела, но катушка не работает, то, отогнув
наружную изоляцию, можно увидеть сгоревшую изоляцию провода.
Проверку провода катушки на обрыв можно производить с помощью
индикатора напряжения, омметра или мегаомметра.
При проверке катушки с помощью индикатора напряжения при
исправной обмотке и наличии напряжения на одном выводе катушки оно
должно быть и на другом выводе. Этот последний вывод должен быть
отсоединен от сети (источника питания, схемы) для устранения ошибок
при измерении.
Омметр, присоединенный к выводам катушки, при исправной катушке
покажет ее сопротивление согласно паспорту, а при наличии замыкания
витков покажет меньшее сопротивление, но если замыкание витков про-
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
299
исходит только под действием напряжения, то омметр может и не пока-
зать изменение сопротивления.
Мегаомметр при исправной катушке покажет сопротивление ее
обмотки при измерении в килоомах немногим более 0, но меньше 1 кОм,
и при измерении в мегаомах — 0, так как сопротивление*катушки изме-
ряется в омах.
9.5. Герконы и герконовые реле
Достоинства и недостатки герконов
Достоинства герконовых реле:
♦ полная герметизация контакта;
♦ простота конструкции, малая масса и габариты;
♦ высокое быстродействие, что позволяет использовать герконовые
реле при высокой частоте коммутаций;
♦ высокая электрическая прочность межконтактного промежутка;
♦ гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепей управления
герконовых реле;
♦ расширенные функциональные области применения герконовых реле;
♦ надежная работа в диапазоне температур (-6О...+12О°С).
Недостатки герконовых реле:
♦ низкая чувствительность у МДС (магнитная движущая сила) управ-
ления герконовых реле;
♦ восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специ-
альных мер по защите от внешних воздействий;
♦ хрупкий баллон герконовых реле, чувствительный к ударам;
♦ малая мощность коммутируемых цепей у герконов;
♦ возможность самопроизвольного размыкания контактов герконо-
вых реле при больших токах.
Принцип действия герконов
Наименее надежным узлом электромагнитного реле является контактная
система. Существенным недостатком реле также является наличие трущихся
металлических деталей, износ которых приводит к снижению работоспособ-
ности реле и окисление контактов при их работе в атмосфере воздуха.
Перечисленные недостатки привели к созданию герметических маг-
нитноуправляемых контактов — герконов (герметических контактов).
Принцип действия герконов основан на использовании сил взаи-
модействия, возникающих в магнитном поле между ферромагнитными
телами (рис. 9.4). .
300
Электротехнический справочник
Рис. 9.4. Герконы: внешний вид
и принцип действия
Рис. 9.5. Схема подключения
геркона
Магнитоуправляемый контакт (геркон) представляет собой контакт-
ную группу, способную при приложении/снятии магнитного поля замы-
каться или размыкаться. Для повышения надежности работы контактной
группы она помещается в стеклянную капсулу с химически неактивной
атмосферой. Схема подключения геркона представлена на рис. 9.5.
Устройство герконовых реле
Простейшее герконовое реле с замыкающими контактами состоит из
двух контактов с высокой магнитной проницаемостью (пермаллой), раз-
мещенных в стеклянном герметичном баллоне, заполненном либо инерт-
ным газом, либо чистым азотом, либо сочетанием азота с водородом.
Инертная среда предотвращает окисление контактных сердечников.
Стеклянный баллон устанавливается внутри обмотки управления, пита-
емой постоянным током. При подаче тока в обмотку образует тяговую
электромагнитную силу, которая, преодолевая упругость контактов, сое-
диняет их между собой.
В Примечание.
Для создания минимального переходного сопротивления контактов,
поверхности касания герконов покрывают золотом, родием, палла-
дием или серебром.
При отключении тока в обмотке электромагнита МДС исчезает, и под
действием сил упругости контакты размыкаются или замыкаются (пере-
ключаются).
В герконовых реле отсутствуют детали, подвергающиеся трению, а
контакты сердечника многофункциональны, так как выполняют одно-
временно функцию магнитопровода, пружины и токопровода.
Для уменьшения размеров намагничивающей катушки увеличивают
допустимую плотность тока, используя для намотки теплостойкий эма-
лированный провод. Все детали изготавливаются штамповкой, а соеди-
няются сваркой или пайкой. Для уменьшения зоны включенного состоя-
ния в герконах применяются магнитные экраны.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
301
Пружины герконов не имеют предварительных натягов, поэтому
включение их контактов происходит без периода трогания.
И Примечание.
Если в герконах наряду с электромагнитом используется постоянный
магнит, то герконы из нейтральных переходят в поляризованные.
Герсиконы и гезаконы
Для увеличения коммутационного тока и номинальной мощности гер-
коновые реле имеют дополнительные дугогасительные контакты. Такие
реле называются герметичными силовыми контактами или герсико-
нами. Промышленностью выпускаются герсиконы на ток от 6,3 до 180 А.
Частота их включений в час достигает 1200.
С помощью герсиконов осуществляется пуск асинхронных двигателей
мощностью до 3 кВт.
Особый класс герконов — реле на ферритах, которые обладают свой-
ством памяти. В таких реле для переключения на катушку необходимо
подать импульс тока обратной полярности с целью размагничивания
ферритного сердечника. Это герметизированные запоминающие кон-
такты или гезаконы.
Такие реле конструктивно выполняют на базе геркона с обрезанными
выводами, находящегося внутри обмотки управления, с герконом и
катушкой, приваренными к выводам технологической рамки достаточно
сложного контура, которые после опрессовки специальной пластмассой и
вырубки перемычек на рамке образуют собственно реле (скажем, в стан-
дартном корпусе DIP). Для защиты логической микросхемы от перенапря-
жений обмотка управления реле шунтируется демпфирующим диодом.
9.6. Реле времени
Назначение и классификация реле времени*
При работе схем защиты и автоматики часто требуется создать
выдержку времени между срабатыванием или отключением двух или
нескольких аппаратов. При автоматизации технологических процессов
также может возникнуть необходимость производить операции в опре-
деленной временной последовательности.
0 Определение.
Реле времени — устройство, предназначенное для задания времен-
ного интервала (по истечению которого необходимо выполнить
какую-либо операцию).
302
Электротехнический справочник
Электрически управляемые реле времени для коммутации электриче-
ских сигналов классифицируют аналогично используемому релейному
элементу по:
♦ роду тока в цепи питания (управления): постоянного тока, перемен-
ного тока, постоянного и переменного тока;
♦ наличию регулировки выдержек времени: с нерегулируемыми (фик-
сированными) или регулируемыми выдержками времени;
♦ виду выходной цепи: с контактным или бесконтактным выходом;
♦ устройству выходной цепи: с замыкающим, размыкающими, пере-
ключающими, перемыкающими и неперекрывающими выходами
(контактами), с сочетанием этих выходов (контактов);
♦ конструктивному исполнению корпуса реле времени: герметичные
и негерметичные.
Общими требованиями для реле времени являются:
♦ стабильность выдержки времени вне зависимости от колебаний
питающего напряжения, частоты, температуры окружающей среды
и других факторов;
♦ малые потребляемая мощность, масса и габариты;
♦ достаточная мощность контактной системы.
Реле времени с электромагнитным замедлением
Конструкция реле времени с электромагнитным замедлением типа
РЭВ-800. Магнитная цепь реле состоит из магнитопрбвода1, якоря 2 и
немагнитной прокладки 3 (рис. 9.6). Магнитопровод укрепляется на
плите 4 с помощью литого алюминиевого цоколя 5. Этот же цоколь слу-
жит для крепления контактной системы 6.
Рис, 9.6. Конструкция реле
времени типа РЭВ-800
На ярме прямоугольного сечения маг-
нитопровода устанавливается коротко-
замкнутая обмотка в виде сплюснутой
гильзы 8. Намагничивающая обмотка
7 устанавливается на цилиндрическом
сердечнике. Якорь вращается относи-
тельно стержня 1 на призме. Усилие,
развиваемое пружиной 9, изменяется
с помощью корончатой гайки 10, кото-
рая фиксируется после регулировки с
помощью шплинта. Магнитопровод реле
выполняется из стали ЭАА. Сердечник
катушки имеет круглое сечение, что
позволяет применять катушку цилиндри-
ческой формы, удобную в производстве.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
303
Стержень 1 имеет сечение вытянутого прямоугольника, что увеличивает
длину линии касания якоря с торцом ярма и повышает механическую
износостойкость реле.
Для получения большого времени при отпускании необходимо иметь
высокую магнитную проводимость рабочего и паразитного зазоров в зам-
кнутом состоянии магнитной системы. С этой целью торцы ярма и сердеч-
ника и прилегающая к ним поверхность якоря тщательно шлифуются.
Литое основание из алюминия создает дополнительный короткозам-
кнутый виток, увеличивающий выдержку времени (в схеме замещения
все короткозамкнутые обмотки заменяются одним витком с суммарной
электрической проводимостью).
У реальных магнитных материалов после отключения намагничиваю-
щей обмотки поток спадает до остаточного уровня, который определяется
свойствами материала магнитопровода и геометрическими размерами
магнитной цепи. Чем меньше коэрцитивная сила магнитного материала
при заданных размерах магнитной цепи, тем ниже величина остаточной
индукции, а, следовательно, остаточного потока. При этом возрастает
наибольшая выдержка времени, которая может быть получена от реле.
Применение стали ЭАА позволяет увеличить выдержку времени реле.
Для получения большой выдержки времени желательно иметь высо-
кую магнитную проницаемость на ненасыщенном участке кривой намаг-
ничивания. Этому требованию сталь ЭАА также удовлетворяет.
Выдержка времени при прочих равных условиях определяется началь-
ным потоком Фо уравнения. Этот поток определяется кривой намагничи-
вания магнитной системы в замкнутом состоянии.
В Примечание.
Поскольку напряжение и ток в обмотке пропорциональны друг другу,
то зависимость (D(U) повторяет, только в другом масштабе, зависи-
мость 0)(lw).
Если система при номинальном напряжении не будет насыщена, то
поток Фо будет в сильной степени зависеть от питающего напряжения.
При этом выдержка времени также будет зависеть от напряжения, при-
ложенного к обмотке.
В схемах привода на обмотку реле времени часто подается напряжение
ниже номинального, при этом реле будет иметь пониженные выдержки
времени. Для того чтобы сделать выдержку времени реле независимой
от питающего напряжения, магнитная цепь делается сильно насыщен-
ной. В некоторых типах реле времени снижение напряжения в два раза не
вызывает заметного изменения выдержки времени.
В схемах автоматики напряжение на питающую катушку реле времени
может подаваться кратковременно. Для того чтобы выдержка времени
304
Электротехнический справочник
при отпускании была стабильной, необходимо, чтобы длительность при-
ложения напряжения к питающей катушке была достаточная для дости-
жения потоком установившегося значения. Это время называется време-
нем подготовки или зарядки реле. Если длительность приложения напря-
жения меньше времени подготовки, то выдержка времени уменьшается.
На выдержку времени реле большое влияние оказывает температура
короткозамкнутой обмотки. Можно считать, что изменение темпера-
туры на 10 °C ведет к изменению времени выдержки на 4%. Зависимость
выдержки времени от температуры является одним из основных недо-
статков этого реле.
Реле РЭВ811—РЭВ818 обеспечивают выдержку времени от 0,25 до
5,5 с. Изготавливаются с катушками на напряжение постоянного тока 12,
24,48, ПО и 220 В.
Схемы включения реле времени
Время срабатывания реле при подаче напряжения очень мало, так как
МДС трогания значительно меньше установившегося значения. Таким
образом, возможности реле с электромагнитным замедлением при сра-
батывании очень ограничены.
Если необходимо при замыкании управляющих контактов иметь
большие выдержки времени, то целесообразно применить схему с про-
межуточным реле РП (рис. 9.7, а). Обмотка реле времени РВ находится
под напряжением, питаясь через размыкающий контакт реле РП.
При подаче напряжения на обмотку РП последнее размыкает свой
контакт и обесточивает реле РВ. Якорь РВ отпадает, создавая необходи-
мую выдержку времени. Реле РВ в этой схеме должно обязательно иметь
короткозамкнутый виток.
В некоторых схемах реле времени может не иметь короткозамкнутого
витка. Роль этого витка играет сама намагничивающая обмотка, зам-
кнутая накоротко (рис. 9.7, б). Обмотка РВ питается через резистор Кдоб
Величина напряжения на РВ должна быть достаточной для достижения
потока насыщения в замкнутом состоянии магнитной цепи.
0-
и
0
SA
~Ч> рв| -
U DA |и|
-0-----о.1 +
Рис. 9.7. Схемы включения реле времени с электромагнитным замедлением:
а — с промежуточным реле; б — с добавочным резистором-
в — с полупроводниковым вентилем
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
305
При замыкании управляющего контакта К обмотка реле закора-
чивается, обеспечивая медленный спад потока в магнитной цепи.
Отсутствие короткозамкнутой обмотки позволяет все окно магнит-
ной системы занять намагничивающей обмоткой и создать большой
запас в МДС. Выдержка времени не уменьшается даже в том случае,
когда питающее напряжение на обмотке составляет 0,5UH. Такая схема
широко применяется в электроприводе. Реле включается параллельно
ступени пускового резистора в цепи якоря. При закорачивании этой
ступени обмотка реле времени замыкается, и с выдержкой это реле
производит включение контактора, шунтирующего следующую сту-
пень пускового резистора.
Применение полупроводникового вентиля (рис. 9.7, в) также позво-
ляет использовать реле без короткозамкнутого витка. При включении
питающей обмотки реле времени ток через вентиль практически равен
нулю, так как он включен в непроводящем направлении.
Через вентиль протекает ток, определяемый этой ЭДС, активным
сопротивлением обмотки и вентиля и индуктивностью обмотки.
Для того чтобы прямое сопротивление вентиля не приводило к умень-
шению выдержки времени (растет активное сопротивление короткозам-
кнутой цепи), это сопротивление должно быть на один-два порядка ниже
сопротивления намагничивающей обмотки реле.
При любых схемах питание намагничивающей обмотки реле должно
производиться либо от источника постоянного тока, либо от источника
переменного тока с применением выпрямителя.
Электронные реле времени
Способы получения коротких времен задержки времени: линии
задержки, RC-цепочки и электронные логические схемы, спец, микро-
схемы, микроконтроллеры и т. д.
Для получения коротких выдержек в несколько секунд иногда исполь-
зуют зарядные RC цепи, которые подключаются к пороговому элементу
с высоким входным сопротивлением — КМОП триггерам Шмитта, ком-
параторам, интегральным таймерам NE555N, операционным усилите-
лям, полевым транзисторам и другим элементам, но такие схемы сложно
настраивать, а стабильность их выдержки невысока.
Принцип работы этого реле времени основан на том, что время заряда
полностью разряженного конденсатора определяется произведением
емкости этого конденсатора на сопротивление цепи заряда. Задавая
значение этого произведения путем выбора емкости и сопротивления,
можно получить необходимое время заряда. Принципиальная схема реле
времени приведена на рис. 9.8.
306
Электротехнический справочник
Рис. 9.8. Схема электронного
реле времени на транзисторах
При подключении к схеме источника пита-
ния начинается заряд конденсатора С1 через
резисторы R2 и R3 и эмиттерный переход
транзистора VT1. Он открывается, и на рези-
сторе R3 образуется падение напряжения от
протекания через него эмиттерного тока.
Этим падением напряжения отпирается
транзистор VT2, и срабатывает электромаг-
нитное реле К1, которое своими контактами
К 1.1 подключает к шине питания светодиод
HL1. Резистор R4 ограничивает ток свето-
диода.
По мере заряда напряжение на конденсаторе нарастает, а ток заряда
уменьшается. Соответственно, уменьшается ток эмиттера и падение
напряжения на резисторе R3. Наконец, при определенном напряжении
на конденсаторе ток заряда становится настолько мал, что транзистор
VT1 запирается, а за ним запирается транзистор VT2.
В результате реле отпускает, и светодиод гаснет. Для следующего
запуска реле времени необходимо на короткое время нажать кнопку SB1,
чтобы полностью разрядить конденсатор С1.
Необходимый промежуток времени, в течение которого реле К1 нахо-
дится в сработавшем состоянии, устанавливается путем подбора емкости
конденсатора и величины сопротивлений резисторов R2 и R3.
Если реле имеет еще одну пару контактов, их можно использовать для
включения других потребителей или их выключения. Но тогда вторая
пара контактов должна быть нормально замкнутой. Выбор типа реле
производится по величине его рабочего напряжения, которое должно
быть равно напряжению питания устройства.
9.7. Электромагнитные контакторы
Классификация контакторов
8Я Определение.
Я Контакторы — это аппараты дистанционного действия, предна-
Ы значенные для частых включений и отключений силовых электриче-
ских цепей при нормальных режимах работы.
Электромагнитный контактор представляет собой электрический
аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических
цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществля-
ется чаще всего с помощью электромагнитного привода.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
307
Общепромышленные контакторы классифицируются по:
♦ роду тока главной цепи и цепи управления (включающей катушки) —
постоянного, переменного, постоянного и переменного тока;
♦ числу главных полюсов — от 1 до 5;
♦ номинальному току главной цепи — от 1,5 до 4800 А;
♦ номинальному напряжению главной цепи: от 27 до 2000 В постоян-
ного тока; от 110 до 1600 В переменного тока частотой 50, 60, 500,
1000,2400,8000,10 000 Гц;
♦ номинальному напряжению включающей катушки: от 12 до
440 В постоянного тока, от 12 до 660 В переменного тока частотой
50 Гц, от 24 до 660 В переменного тока частотой 60 Гц;
♦ наличию вспомогательных контактов — с контактами, без контак-
тов.
В Примечание.
Контакторы также различаются по роду присоединения проводни-
ков главной цепи и цепи управления, способу монтажа, виду присоеди-
нения внешних проводников и т. п.
Нормальная работа контакторов допускается:
♦ при напряжении на зажимах главной цепи до 1,1 и цепи управления
от 0,85 до 1,1 номинального напряжения соответствующих цепей;
♦ при снижении напряжения переменного тока до 0,7 от номиналь-
ного включающая катушка должна удерживать якорь электромаг-
нита контактора в полностью притянутом положении и при снятии
напряжения не удерживать его.
Выбор контакторов
Контакторы должны выбираться по:
♦ назначению и области применения;
♦ категории применения;
♦ величине механической и коммутационной износостойкости;
♦ числу и исполнению главных и вспомогательных контактов;
♦ роду тока и величинам номинального напряжения и тока главной
цепи;
♦ номинальному напряжению и потребляемой мощности включаю-
щих катушек;
♦ режиму работы;
♦ климатическому исполнению и категории размещения.
308
Электротехнический справочник
Параметры контактора
Важными параметрами контактора являются номинальные рабочие
ток и напряжения.
Номинальный ток контактора — это ток, который определяется усло-
виями нагрева главной цепи. Контактор способен выдержать этот ток при
замкнутых главных контактах в течение 8 ч, а превышение температуры
различных его частей не должно быть больше допустимой величины. При
повторно-кратковременном режиме работы аппарата часто пользуются
понятием допустимого эквивалентного тока длительного режима.
Напряжение главной цепи контактора — наибольшее номиналь-
ное напряжение, для работы при котором предназначен контактор.
Если номинальные ток и напряжения контактора определяют для него
максимально-допустимые условия применения в длительном режиме
работы, то номинальные рабочий ток и рабочее напряжение определя-
ются условиями эксплуатации.
Устройство контакторов
Контактор (рис. 9.9) состоит из: главных контактов, дугогасительной
и электромагнитной систем, вспомогательных контактов.
Главные контакты осуществляют замыкание и размыкание силовой
цепи. Они должны быть рассчитаны на длительное проведение номи-
нального тока и на большое число включений и отключений при высокой
их частоте. Главные контакты могут выполняться рычажного и мостико-
вого типа. Рычажные контакты цредполагают поворотную подвижную
систему, мостиковые — прямоходовую.
Дугогасительные камеры контакторов постоянного тока построены
на принципе гашения электрической дуги поперечным магнитным полем
Рис. 9.9. Устройство однополюсного
электромагнитного контактора
в камерах с продольными щелями.
Магнитное поле в подавляюще
большинстве конструкций возбуж-
дается последовательно включен-
ной с контактами дугогасительной
катушкой.
Дугогасительная система обе-
спечивает гашение электриче-
ской дуги, которая возникает при
размыкании главных контактов.
Способы гашения дуги и конструк-
ции дугогасительных систем опре-
деляются родом тока главной цепи
и режимом работы контактора.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
309
Электромагнитная система контактора обеспечивает дистанционное
управление контактором, т. е. включение и отключение. Конструкция
системы определяется родом тока и цепи управления контактора и его
кинематической схемой. Электромагнитная система состоит из сердеч-
ника, якоря, катушки и крепежных деталей.
Электромагнитная система контактора может рассчитываться на
включение якоря и удержание его в замкнутом положении или только на
включение якоря. Удержание его в замкнутом положении в этом случае
осуществляется защелкой.
Отключение контактора происходит после обесточивания катушки
под действием отключающей пружины или собственного веса подвиж-
ной системы, но чаще пружины.
Вспомогательные контакты. Производят переключения в цепях
управления контактора, а также в цепях блокировки и сигнализации.
Они рассчитаны на длительное проведение тока не более 20 А, и отклю-
чение тока не более 5 А. Контакты выполняются как замыкающие, так и
размыкающие, в подавляющем большинстве случаев мостикового типа.
Контакторы постоянного тока
Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей
постоянного тока и, как правило, приводятся в действие электромагни-
том постоянного тока. Контакторы переменного тока предназначены для
коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих цепей могут
быть как переменного, так и постоянного тока.
Контакторы постоянного тока выпускают в основном на напряжение
22 и 440 В, токи до 630 А, однополюсные и двухполюсные.
Контакторы серии КПД 100Е предназначены для коммутирования глав-
ных цепей и цепей управления электроприводом постоянного тока напряже-
нием до 220 В. Контакторы выпускают на номинальные токи от 25 до 250 А.
Контакторы серии КПВ 600 предназначены для коммутации главных
цепей электроприводов постоянного тока. Контакторы этой серии имеют
два исполнения: с одним замыкающим главным контактом (КПВ 600) и с
одним размыкающим главным контактом (КПВ 620).
Управление контакторами осуществляется от сети постоянного тока.
Контакторы выпускаются на номинальные токи от 100 до 630 А.
Контактор на ток 100 А имеет массу 5,5 кг, на ток 630 А — 30 кг.
Контакторы переменного тока
Контакторы переменного тока строятся, как правило, трехполюсными
с замыкающими главными контактами. Электромагнитные системы
310
Электротехнический справочник
выполняются шихтованными, т. е. набранными из отдельных изоли-
рованных друг от друга стальных пластин толщиной до 1 мм. Катушки
низкоомные с малым числом витков. Основную часть сопротивления
катушки составляет ее индуктивное сопротивлние, которое зависит от
величины зазора. Поэтому ток в катушке контактора переменного тока
при разомкнутой системе в 5-10 раз превышает ток при замкнутой маг-
нитной системе. Электромагнитная система контакторов переменного
тока имеет короткозамкнутый виток на сердечнике для устранения гуде-
ния и вибрации.
В отличии от контакторов постоянного тока режим включения кон-
такторов переменного тока более тяжел, чем режим отключения из за
пускового тока асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым
ротором. Наличие дребезга контактов при включении приводит к боль-
шому износу контактов. Поэтому борьба с дребезгом при включени и
контакторов приобретает первостепенное значение.
Рассмотрим маркировку контакторов переменного тока:
КТ (КТП) — XI Х2 ХЗ Х4 С Х5
XI — номер серии, 60, 70.
Х2 — величина контактора: 0,1,2, 3,4, 5,6. .
ХЗ — число полюсов: 2, 3, 4, 5.
Х4 — дополнительное значение специфических особенностей серии:
Б — модернизированные контакты; А — повышенная коммутационная
способность при напряжении 660 В.
С — контакты с металлокерамическими накладками на основе сере-
бра. Отсутствие буквы означает, что контакты медные.
Х5 — климатическое исполнение: УЗ, УХЛ, ТЗ.
9.8. Электромагнитные пускатели
Назначение и разновидности
Электромагнитный пускатель — аппарат, предназначенный для дис-
танционного управления силовыми нагрузками (осветительными, элек-
тронагревательными приборами, электродвигателями).
D Примечание.
Пускатель создавали для управления асинхронными электродвигате-
лями с короткозамкнутым ротором.
В состав пускателя, как в комплектного устройства, могут входить
кнопки управления, тепловые реле защиты, сигнальные лампы, разме-
щенные в одном корпусе. 1
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
311
Магнитные пускатели различаются по назначению (нереверсивные,
реверсивные), наличию или отсутствию тепловых реле, кнопок управле-
ния, степени защиты от воздействия окружающей среды, уровням ком-
мутируемых токов, рабочему напряжению катушки.
Наиболее распространенные серии пускателей с контактной системой
и электромагнитным приводом: ПМЕ, ПМА, ПА, ПВН, ПМЛ, ПВ, ПАЕ,
ПМ12.
Выбор электромагнитного пускателя
Рассмотрим основные параметры для выбора электромагнитного
пускателя.
Серия электромагнитного пускателя. Наибольшее применение находят
пускатели серии ПМЛ и ПМ12, а также более дорогие, но и более качествен-
ные пускатели серии ПМУ и зарубежных фирм производителей «Сименс»,
«Легранд», «АББ», «Шнайдер Электрик».
Электромагнитные пускатели бывают: 1-й величины (ток главных
контактов — 10 и 16 А); 2-й величины (25 А); 3-й величины (40 А); 4-й
величины (63 А).
D Примечание.
Если нагрузки по току превышают 63 А, то в цепях управления элек-
тродвигателями и другими силовыми элементами схемы находят
применение электромагнитные контакторы. Ток главных контак-
тов аппарата должен быть больше максимального тока нагрузки
(рабочего тока электродвигателя или другого электроприемника,
для включения которого мы выбираем пускатель).
Рабочее напряжение катушки. Должно соответствовать напряжению
цепей управления — стандартные значения напряжения ~24 В, —110 В,
-220 В, -380 В, DC 24 В.
Количество дополнительных контактов электромагнитного пуска-
теля. Этот параметр должен соответствовать необходимому числу кон-
тактов в схеме управления. Отдельно необходимо считать контакты
замыкающие и размыкающие. В случае если количество контактов
аппарата оказывается меньше необходимого и в качестве аппарата была
выбрана серия ПМЛ, то можно использовать приставку с дополнитель-
ными контактами серии ПКЛ.
Существует еще один тип приставок — ПВЛ. В отличие от приста-
вок ПКЛ, эти приставки могут обеспечивать замедление срабатывания
контактов на небольшое время, т. е. фактически, пускатели серии ПМЛ с
приставками ПВЛ можно использовать, как простое реле времени (ино-
312
Электротехнический справочник
гда для простых схем этот вариант оказывается дешевле, чем установка
обычного реле времени).
Степень защиты, IP. IP — XX
Первая цифра кода: степень защиты персонала от соприкосновения с
находящимися под напряжением частями и от соприкосновения с дви-
жущимися частями, расположенными внутри оболочки, а также степень
защиты изделия от попадания внутрь твердых посторонних тел:
О — защита отсутствует.
1 — защита от проникновения внутрь оболочки к токоведущим и дви-
жущим частям большого участка поверхности человеческого тела
и защита от проникновения под оболочку твердых тел размером
свыше 50 мм.
2 — защита от проникновения внутрь оболочки к токоведущим и дви-
жущимся частям пальцев или предметов длиной более 80 мм и от
проникновения твердых тел размером свыше 12 мм.
3 — защита от проникновения внутрь оболочки к токоведущим дви-
жущимся частям инструментов, проволоки и т. д. диаметром или
толщиной более 2,5 мм и от проникновения твердых тел размером
более 2,5 мм.
4 — защита от проникновения внутрь оболочки к токоведущим и дви-
жущимся частям проволоки и других предметов толщиной более
1 мм, и от проникновения твердых тел размером более 1 мм.
5 — полная защита персонала от случайного соприкосновения с токо-
ведущими движущимися частями, находящимися под оболоч-
кой; проникновение пыли внутрь не предотвращено полностью,
однако пыль не может проникать в количестве, достаточном для
нарушения работы изделия
6 — полная защита персонала от случайного соприкосновения с токо-
ведущими и движущимися частями и полная защита от проник-
новения пыли.
Вторая цифра кода: степень защиты изделия от попадания влаги:
0 — защита отсутствует.
1 — защита от капель воды. Капли воды, вертикально падающие на
оболочку, не должны оказывать вредное воздействие на изделие.
2 — защита от капель воды, падающих на оболочку при наклоне 15 граду-
сов. Капли не должны оказывать вредное воздействие на изделие.
3 — защита от дождя. Дождь, падающий на оболочку под углом 60°
от вертикали, не должен оказывать вредного действия на изделие,
находящееся под оболочкой.
4 — защита от брызг, падающих под любым углом. Брызги не должны
оказывать вредного воздействия на изделие находящееся под обо-
лочкой.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
313
5 — защита от водяных струй. Струя воды, которая выбрасывается в
любом направлении на оболочку, не должна оказывать вредного
действия на изделие.
6 — защита от воздействий, характерных для палубы корабля (вклю-
чая палубное водонепроницаемое оборудование).
7 — защита при погружении в воду. Вода не должна проникать в обо-
лочку, погруженную в воду, при определенных условиях давления
и времени в количестве, достаточном для повреждения изделия.
8 — защита при длительном погружении в воду. Изделия пригодны
для длительного погружения в воду при условиях, установленных
изготовителем.
Электромагнитный пускатель должен соответствовать условиям
окружающей среды, в которой он работает. Необходимо учитывать то,
что аппарат, установленный в пыльном помещении, но находящийся
в шкафу управления со степенью защиты IP44, может иметь степень
защиты IP20.
Наличие теплового реле. Если электромагнитный пускатель вклю-
чает и выключает электродвигатели, которые испытывают перегрузки,
то необходимо выбирать аппарат с тепловыми реле.
Наличие реверса. Для управления реверсивным электродвигателем
существует возможность использовать реверсивный магнитный пуска-
тель, который содержит 2 электромагнитных катушки, 6 силовых контак-
тов, механическую блокировку.
Дополнительные элементы управления (кнопки на корпусе, лампочка).
Класс износостойкости (количество срабатываний). Это важный
параметр в том случае, когда аппарат предназначен для коммутации
нагрузки, работающей в режиме частых включений и выключений. При
большом значении количества включений и выключений в час исполь-
зуют бесконтактные пускатели.
Если соблюдать вышеперечисленные условия и требования, то выбран-
ный аппарат будет работать надежно и служить максимально долго.
Важно учитывать то, что надежность и безотказность работы любого
электрического аппарата зависит от его грамотной эксплуатации.
Схема подключения магнитного пускателя
На рис. 9.10 показаны монтажная и принципиальная схемы включе-
ния нереверсивного магнитного пускателя для управления асинхронным
электродвигателем с короткозамкнутым ротором. На монтажной схеме
границы одного аппарата обведены штриховой линией.
На принципиальной схеме все элементы одного магнитного пускателя
имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Это позволяет не
314
Электротехнический справочник
Рис. 9.10. Схема включения нереверсивного магнитного пускателя:
а — монтажная; б—электрическая
связывать вместе условные изображения катушки контактора и контак-
тов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы.
Нереверсивный магнитный пускатель имеет контактор КМ с тремя
главными замыкающими контактами (Л1 — С1, Л2 — С2, ЛЗ — СЗ) и
одним вспомогательным замыкающим контактом (3-5).
Главные цепи, по которым протекает ток электродвигателя, принято
изображать жирными линиями, а цепи питания катушки пускателя (или
цепи управления) с наибольшим током — тонкими линиями.
Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно
нажать кнопку SB2 «Пуск». По цепи катушки магнитного пускателя,
потечет ток, якорь'притянется к сердечнику. Это приведет к замыканию
главных контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно
замкнется вспомогательный контакт 3-5, что создаст параллельную цепь
питания катушки магнитного пускателя.
Если кнопку «Пуск» отпустить, то катушка магнитного пускателя
будет включена через собственный вспомогательный контакт. Такую
схему называют схемой самоблокировки.
Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя.
Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет
или значительно снизится (обычно более чем на 40% от номинального
значения), то магнитный пускатель отключается, и его вспомогательный
контакт размыкается.
После восстановления напряжения для включения электродвигателя
необходимо повторно нажать кнопку «Пуск».
Внимание.
Нулевая защита предотвращает непредвиденный, самопроизволь-
ный пуск электродвигателя, который может привести к аварии.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
315
Аппараты ручного управления (рубильники, конечные выключатели)
нулевой защитой не обладают, поэтому в системах управления станоч-
ным приводом обычно применяют управление с использованием маг-
нитных пускателей.
Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1
«Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению
катушки магнитного пускателя.
Схема подключения реверсивного магнитного пускателя
В том случае, когда необходимо использовать два направления вра-
щения электродвигателя, применяют реверсивный магнитный пускатель,
принципиальная схема которого изображена на рис. 9.11, а.
Рассмотрим принцип действия схем включения реверсивного маг-
нитного пускателя. Для изменения направления вращения асинхронного
электродвигателя необходимо изменить порядок чередования фаз ста-
торной обмотки.
В реверсивном магнитном пускателе используют два контактора: КМ1
и КМ2. Из схемы (рис. 9.11, а) видно, что при случайном одновременном
включении обоих контакторов в цепи главного тока произойдет корот-
кое замыкание. Для исключения этого схема снабжена блокировкой.
Если после нажатия кнопки SB3 «Вперед» к включения контактора
КМ1 нажать кнопку SB2 «Назад», то размыкающий контакт этой кнопки
отключит катушку контактора КМ1, а замыкающий контакт подаст пита-
ние в катушку контактора КМ2. Произойдет реверсирование электро-
двигателя.
Рис. 9.11. Схемы включения:
а — принципиальная схема пускателя;
б—принципиальная схема цепи управления реверсивного пускателя
с блокировкой на вспомогательных размыкающих контактах
316
Электротехнический справочник
Электрическая схема цепи управления реверсивного пускателя с бло-
кировкой на вспомогательных размыкающих контактах изображена на
рис. 9.11, б. В этой схеме включение одного из контакторов, например
КМ1 приводит к размыканию цепи питания катушки другого контак-
тора КМ2. Для реверса необходимо предварительно нажать кнопку SB1
«Стоп» и отключить контактор КМ1.
В
Внимание.
Для надежной работы схемы необходимо, чтобы главные контакты
контактора КМ1 разомкнулись раньше, чем произойдет замыкание
размыкающих вспомогательных контактов в цепи контактора КМ2.
Это достигается соответствующей регулировкой положения вспо-
могательных контактов по ходу якоря.
В серийных магнитных пускателях часто применяют двойную бло-
кировку по приведенным выше принципам. Реверсивные магнитные
пускатели могут иметь механическую блокировку с перекидным рыча-
гом, препятствующим одновременному срабатыванию электромагнитов
контакторов. В этом случае оба контактора должны быть установлены на
общем основании.
Наладка и эксплуатация электромагнитных
пускателей и контакторов
Магнитные пускатели и контакторы проверяют и налаживают по сле-
дующей программе:
♦ внешний осмотр;
♦ регулировка магнитной и контактной системы;
♦ проверка сопротивления изоляции токоведущих частей.
При внешнем осмотре контакторов и магнитных пускателей, в пер-
вую очередь, обращают внимание на состояние главных и блокировоч-
ных контактов, магнитной системы, проверяют наличие всех деталей
контактора: немагнитной прокладки у контактора постоянного тока,
крепежных болтов, гаек, шайб, короткозамкнутого витка у контакторов
переменного тока, дугогасительных камер.
Легкость хода контактора проверяют путем замыкания его от руки.
Ход магнитной системы должен быть плавным, без толчков и заеданий.
При протекании тока по катушке контактор переменного тока дол-
жен издавать лишь слабый шум. Сильное гудение контактора может ука-
зывать на неправильное крепление якоря или сердечника, повреждение
короткозамкнутого витка, охватывающего сердечник, или на неплотное
прилегание якоря к сердечнику электромагнита. Для устранения чрез-
мерного гудения подтягивают винты, крепящие якорь и сердечник.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
317
Плотность прилегания якоря к сердечнику проверяют следующим
образом. Подкладывают между якорем и сердечником листок бумаги и
замыкают контактор от руки. Площадь соприкосновения должна состав-
лять не менее 70% сечения магнитопровода, при меньшей площади
соприкосновения дефект устраняют правильной установкой сердечника
и якоря. При образовании общего зазора шабруют поверхность вдоль
слоев листовой стали магнитной системы.
По мере работы контактора постоянного тока может происходить
истирание немагнитной прокладки, что уменьшает зазор и способствует
прилипанию якоря к сердечнику. Поэтому при значительном износе про-
кладку заменяют на новую.
0 Внимание.
Контактная система является наиболее ответственной частью
контакторов магнитных пускателей, поэтому на ее состояние
должно быть обращено особое внимание.
В замкнутом состоянии контакты должны касаться друг друга ниж-
ними частями, образуя линейный контакт по всей ширине контакта без
просветов. Наличие на контактной поверхности наплывов или застыв-
ших кусочков металла увеличивает контактное сопротивление (а, следо-
вательно, и потери в контактах) более чем в 10 раз. Поэтому при обнару-
жении наплывов необходимо удалить их напильником.
Н Примечание.
Зачистка наждачной бумагой и смазка контактной поверхности не
допускается.
В особо ответственных контакторах и магнитных пускателях опреде-
ляют начальную и конечную силы нажатия главных контактов. Начальное
нажатие — сила, создаваемая контактной пружиной в момент соприкос-
новения контактов, характеризует упругость ^пружины. Конечная сила
нажатия характеризует давление на контакты при полностью включен-
ном контакторе и неизношенных контактах. Начальную и конечную силы
нажатия определяют с помощью динамометра.
Сопротивление изоляции токоведущих частей контакторов и маг-
нитных пускателей проверяют* мегаомметром на 500 или 1000 В. Значение
сопротивления изоляции катушки не должно быть ниже 0,5 МОм.
Кроме указанных выше работ в программу наладки могут быть вклю-
чены следующие:
♦ проверка отсутствия короткозамкнутых витков в катушке;
♦ проверка контакторов многократными включениями и отключе-
ниями;
♦ настройка тепловых реле магнитных пускателей.
318
Электротехнический справочник
Неисправности электромагнитных пускателей
и методы их устранения
Разновременность замыкания и состояние главных контактов.
Разновременность замыкания главных контактов можно устранить
затяжкой хомутика, держащего главные контакты на валу. При наличии
на контактах следов окисления, наплывов или застывших капель металла,
контакты надо зачистить.
Сильное гудение магнитной системы электромагнитного пускателя.
Сильное гудение магнитной системы может свидетельствовать о некор-
ректрой работе, которая может к выходу из строя катушек пускателя.
При нормальной работе пускатель издает лишь слабый шум.
Для устранения гудения пускатель надо отключить и проверить:
♦ затяжку винтов, крепящих якорь и сердечник;
♦ не поврежден ли короткозамкнутый виток, уложенный в прорезы
сердечника. Так как через катушку протекает переменный ток, то и
магнитный поток изменяет свое направление и в какие то моменты
времени становится равным нулю. В этом случае противодействую-
щая пружина будет отрывать якорь от сердечника и возникнет дре-
безг якоря. Короткозамкнутый виток устраняет это явление;
♦ состояние поверхности соприкосновения обеих половин электро-
магнитной системы пускателя и точность пригонки их, так как в
электромагнитных пускателях ток в обмотке сильно зависит от
положения якоря. При наличии зазора между якорем и сердечни-
ком ток, проходящий через катушку больше номинального.
Для проверки точности соприкосновения между якорем и сердечни-
ком электромагнитного пускателя между ними можно подложить листок
копировальной бумаги и листок тонкой белой бумаги и замкнуть пуска-
тель от руки. Поверхность соприкосновения должна быть не менее 70%
сечения магнитопровода. При меньшей поверхности соприкосновения
этот дефект можно устранить правильной установкой сердечника элек-
тромагнитной системы пускателя. Если образовался общий зазор, то
необходимо шабровать поверхность вдоль слоев листовой стали магнит-
ной системы.
Отсутствие реверса в реверсивных магнитных пускателях. Отсут-
ствие реверса в реверсивных пускателях можно устранить подгонкой тяг
механической блокировки
Прилипание якоря к сердечнику пускателя. Прилипание якоря к
сердечнику происходит в результате отсутствия немагнитной прокладки
или недостаточной ее толщины. Пускатель может не отключиться даже
при полном снятии напряжения с катушки. Необходимо проверить нали-
чие и толщину немагнитной прокладки или воздушный зазор.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
319
При включении пускатель становится на самоблокировку. Необхо-
димо проверить состояние блокировочных контактов пускателя.
Контакты во включенном положении должны плотно прилегать друг к
другу и включаться одновременно с главными контактами пускателя.
Зазоры блок-контактов (кратчайшее расстояние между разомкнутым
подвижным и неподвижным контактом) не должны превышать допу-
стимых значений. Необходимо произвести регулировку блок-контактов
пускателя. Если провал блок-контакта становится меньше 2 мм, то блок-
контакты надо заменить.
Своевременные испытания и регулировка электромагнитных пускате-
лей позволяют заблаговременно избежать неполадок и повреждений.
9.9. Бесконтактные контакторы и пускатели
Назначение
Коммутация тока в цепи электромагнитными пускателями, контакто-
рами, реле, аппаратами ручного управления (рубильниками, пакетными
выключателями, переключателями, кнопками и т. д.) осуществляется изме-
нением в широких пределах электрического сопротивления коммутирую-
щего органа. В контактных аппаратах таким органом является межкон-
тактный промежуток. Его сопротивление при замкнутых контактах очень
мало, при разомкнутых контактах может быть очень высоким.
В режиме коммутации цепи происходит очень быстрое скачкообраз-
ное изменение сопротивления межконтактного промежутка от мини-
мальных до максимальных предельных значений (отключение), или нао-
борот (включение).
8 В| Определение.
Я Бесконтактными электрическими аппаратами называют устрой-
ства, предназначенные для включения и отключения (коммутации)
электрических цепей без физического разрыва самой цепи.
Основой для построения бесконтактных аппаратов служат различные
элементы с нелинейным электрическим сопротивлением, величина кото-
рого изменяется в достаточно широких пределах, в настоящее время это —
тиристоры и транзисторы, раньше использовались магнитные усилители.
Достоинства и недостатки бесконтактных аппаратов
Преимущества:
♦ не образуется электрическая дуга, оказывающая разрушительное
воздействие на детали аппарата;
320
Электротехнический справочник
♦ малое время срабатывания может допускать большую частоту сра-
батываний (сотни тысяч срабатываний в час);
♦ не изнашиваются механически.
Недостатки:
♦ не обеспечивают гальваническую развязку в цепи и не создают види-
мого разрыва в ней, что важно с точки зрения техники безопасности;
♦ глубина коммутации на несколько порядков меньше контактных
аппаратов;
♦ габариты, вес и стоимость на сопоставимые технические параметры
выше.
Бесконтактные аппараты, построенные на полупроводниковых эле-
ментах, весьма чувствительны к перенапряжениям и сверхтокам.
0 Примечание.
Чем больше номинальный ток элемента, тем ниже обратное напря-
жение, которое способен выдержать этот элемент в непроводящем
состоянии.
Для элементов, рассчитанных на токи в сотни ампер, это напряже-
ние измеряется несколькими сотнями вольт. Возможности контактных
аппаратов: воздушный промежуток между контактами в 1 см способен
выдержать напряжение до 30 кВ.
Полупроводниковые элементы допускают лишь кратковременную
перегрузку током: в течение десятых долей секунды по ним может про-
текать ток порядка десятикратного по отношению к номинальному.
Контактные аппараты способны выдерживать стократные перегрузки
током в течение указанных отрезков времени.
Падение напряжения на полупроводниковом элементе в проводящем
состоянии при номинальном токе примерно в 50 раз больше, чем в обыч-
ных контактах. Это определяет большие тепловые потери в полупрово-
дниковом элементе в режиме длительного тока и необходимость в специ-
альных охлаждающих устройствах.
Все это говорит о том, что вопрос о выборе контактного или бес-
контактного аппарата определяется заданными условиями работы. При
небольших коммутируемых токах и невысоких напряжениях использо-
вание бесконтактных аппаратов может оказаться более, целесообразным,
чем контактных.
В Примечание.
Бесконтактные аппараты нельзя заменить контактными, когда
необходимо большое быстродействие
Безусловно, бесконтактные аппараты даже при больших токах пред-
почтительны, когда требуется обеспечить усилительный режим управ-
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
321
ления цепью. Контактные аппараты имеют определенные преимущества
перед бесконтактными, если при относительно больших токах и напря-
жениях требуется обеспечивать коммутационный режим, т. е. простое
отключение и включение цепей с током при небольшой частоте сраба-
тываний аппарата.
Существенным недостатком элементов электромагнитной аппара-
туры, коммутирующих электрические цепи, является низкая надежность
контактов. Коммутация больших значений тока связана с возникнове-
нием электрической дуги между контактами в момент размыкания, кото-
рая вызывает их нагрев, оплавление, коррозию и эрозию и, как следствие,
выход аппарата из строя.
В установках с чаСтым включением и отключением силовых цепей
ненадежная работа контактов коммутирующих аппаратов отрицательно
сказывается на работоспособности и производительности всей уста-
новки. Бесконтактные электрические коммутирующие аппараты лишены
указанных недостатков.
Тиристорный однополюсный контактор
Схема электрическая однополюсного контактора представлена на
рис. 9.12. Для включения контактора и подачи напряжения на нагрузку
должны замкнуться контакты SA в цепи управления тиристоров VS1 и VS2.
Если в этот момент на зажиме 1 — положительный потенциал (поло-
жительная полуволна синусоиды переменного тока), то на управляющий
электрод тиристора VS1 будет подано через резистор R1 и диод VD1
положительное напряжение. Тиристор
VS1 откроется, и через нагрузку RH пой-
дет ток.
При смене полярности напряжения
сети откроется тиристор VS2. Таким
образом, нагрузка будет подключена к
сети переменного тока. При отключении
Рис.9.12. Схема электрическая
однополюсного контактора
контактами SA размыкаются цепи управ-
ляющих электродов, тиристоры закрыва-
ются, и нагрузка отключается от сети.
Бесконтактные тиристорные пускатели
Для включения, отключения, реверсирования асинхронных электро-
двигателей разработаны тиристорные трехполюсные пускатели серии ПТ
(рис. 9.13). Пускатель трехполюсного исполнения в схеме имеет шесть
тиристоров VS1—VS6, включенных по два тиристора на каждый полюс.
322
Электротехнический справочник
Рис. 9.13. Схема бесконтактного тиристорного пускателя
Включение пускателя осуществляется посредством кнопок управления
SB1 «Пуск» и SB2 «Стоп».
Схема бесконтактного тиристорного пускателя предусматривает
защиту электродвигателя от перегрузки, для этого в силовую часть схемы
установлены трансформаторы тока ТА1 и ТА2, вторичные обмотки кото-
рых включены в блок управления тиристорами.
9.10. Электрические аппараты ручного управления
Назначение и классификация
Определение.
Рубильники — это простейшие аппараты ручного управления,
которые используются в цепях переменного тока при напряжении до
660 В и постоянного тока при напряжении до 440 В.
Рис. 9.14. Однополюсный рубильник
с дугогасительной камерой
Кроме рубильников, к коммутаци-
онным аппаратам ручного управления
относят рубильники, переключатели,
пакетные выключатели, универсаль-
ные переключатели, контроллеры.
Эти аппараты служат для включения
и отключения, а переключатели — для
переключения электрических цепей
постоянного и переменного тока при
номинальной нагрузке.
По количеству полюсов рубиль-
ники подразделяются на одно-, двух-
и трехполюсные (рис. 9.14).
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
323
Рис. 9.15. Конструкция рубильников
По роду тока управления бывают с центральной и боковой рукояткой,
по способу присоединения — с передней и задней стороны аппарата.
Рубильники с центральной рукояткой служат в качестве разъедини-
теля, т. е. отключают предварительно обесточенные электрические цепи,
а с боковой рукояткой и рычажными приводами — отключают цепи под
нагрузкой (рис. 9.15).
Буквенные обозначения рубильников
Рассмотрим буквенные обозначения рубильников.
Первая буква: Р — рубильник; П — переключатель.
Вторая буква: П — переднее присоединение проводов; Б — с боковой
рукояткой; Ц — с центральным рычажным механизмом.
Цифры обозначают: первые (1, 2 и 3) — число полюсов, вторая —
номинальный ток (1 — 100 А, 2 — 250 А, 4 — 400 А и 6 — 600 А).
Особенности конструкции рубильников и переключателей
Рубильники и переключатели с боковой рукояткой и с рычажным
приводом выпускают как с дутогасительными камерами, так и без них.
Рубильники с центральной рукояткой выпускают без дугогасительных
камер с искрогасительными контактами.
Плотность прилегания контактных поверхностей ножа и губок обе-
спечивается за счет пружинящих свойств материала губок (у рубильни-
ков до 100 А) и за счет стальных пружин (у рубильников более 200 А).
Для предохранения ножей от оплавления дугой при отключении
рубильники на большие токи выполняют с искрогасительными или дуго-
гасительными контактами. Искрогасительные контакты, которыми снаб-
жены ножи, при отключении отходят от губок под действием своих пру-
жин независимо от скорости движения рукоятки и привода рубильника.
Дугогасительные контакты рубильников расположены открыто или
внутри дугогасительных камер. Они служат для обеспечения быстрого
гашения электрической дуги и исключения переброса ее на соседние
324
Электротехнический справочник
токопроводящие или заземленные конструкции распределительного
устройства.
Переключатели перекидные имеют такое же конструктивное устрой-
ство, что и рубильники, и служат для коммутации электрических цепей.
В некоторых конструкциях рубильники совмещают с предохраните-
лями или используют предохранители в качестве ножей. Такая конструк-
ция, позволяющая выполнять функции коммутации и защиты, называют
блоком предохранитель-выключатель.
В целях безопасности для обслуживающего персонала рубильники
заключают в металлический защитный кожух.
Ящики силовые с рубильниками
В отличие от обычных рубильников силовые ящики позволяют выпол-
нять одновременно функции коммутации и защиты. Силовой ящик имеет
металлический корпус с дверью, внутри которого установлен один из ком-
мутационных аппаратов в сочетании с предохранителями или без них.
8Н Определение.
Я Силовые ящики — это ящики с рубильником, рубильником и предо-
хранителями, предохранителями, выключателем, переключателем
и с блоком «предохранитель-выключатель», предназначенные для
коммутации и защиты линий электрических сетей напряжением до
500 В.
Силовые ящики изготовляют в защищенном, закрытом (пыленепро-
ницаемом), водозащищенном и взрывобезопасном исполнениях.
0 Внимание.
Безопасность обслуживания силовых ящиков обеспечивается блоки-
ровкой, препятствующей открыванию двери ящика при включенном
рубильнике или блоке и их включению при открытой двери.
Блоки предохранитель-выключатель (БПВ) обеспечивают отключе-
ние номинальных токов и защиту цепей от токовых перегрузок и корот-
ких замыканий. При вращении рукоятки в этом блоке перемещается тра-
верса с установленным на ней предохранителем, и контакты аппарата
размыкаются.
Наличие двух разрывов на полюс обеспечивает отключение номиналь-
ных токов до 350 А при переменном напряжении до 550 В. Для отключе-
ния номинального постоянного тока 350 А при напряжении до 440 В раз-
рывы снабжаются дутогасительными деионными решетками.
Съем патрона с перегоревшей вставкой возможен только в отклю-
ченном положении БПВ после освобождения специальной защелки.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
325
Электрическая износостойкость аппарата — 2500 циклов, а механиче-
ская — 500 циклов.
Одной из серий ящиков с.БПВ являются:
♦ ящики серии ЯБПВ — в защищенном исполнении;
♦ ящики ЯБПВУ в закрытом (пыленепроницаемом) исполнении для
сетей переменного тока напряжением до 380 В.
В этих ящиках применены блоки типа БПВ (для ящиков закрытого
исполнения ЯБПВУ, конструктивно незначительно отличающихся от бло-
ков БПВ).
Ящики типа ЯБП, ЯБПВУ предназначены для защиты линий и неча-
стой коммутации электрических цепей. В качестве ножей в силовых ящи-
ках используются плавкие предохранители серии ПН-2.
Эксплуатация и ремонт рубильников
Наиболее часто у рубильников обгорают контактные ножи и губки. При
незначительном обгорании поверхности касания контактные ножи и губки
рубильников можно зачистить напильником и стеклянной бумагой.
Совет.
||Д| Наждачную бумагу применять не рекомендуется, так как наждач-
ная пыль покрывает контактную поверхность и увеличивает пере-
ходное контактное сопротивление.
При сильном обгорании нужно заменить контактные ножи и губки.
Если ножи рубильников входят в губки контактов неплотно, то губки
необходимо подогнуть, чтобы плотное прилегание их было по всей
поверхности.
При сильной разработке мест вращения ножей можно их рассверлить
на большие отверстия и вставить втулки с отверстиями по диаметру
валика.
Чтобы ножи рубильника не перекашивались, необходимо хорошо
затягивать болты, крепящие их к перекладине. Пружины контактов
должны обеспечивать одновременное и резкое мгновенное размыкание
ножей. »
После ремонта необходимо проверить изоляцию токоведущих частей,
провести чистку и окраску деталей рубильника.
326
Электротехнический справочник
9.11. Пакетные выключатели и переключатели
Пакетные выключатели
Пакетные выключатели (рис. 9.16) служат для включения и отключе-
ния электрических цепей постоянного и переменного тока до 100 А при
напряжении 220 В и до 60 А — при напряжении 380 В.
Пакетные выключатели и переключатели значительно компактнее
рубильников. Пакетные выключатели монтируются с выводом на панель
только рукоятки, что обеспечивает безопасность работы обслуживаю-
щего персонала.
Пакетный выключатель состоит из переключающего механизма и кон-
тактной группы; клеммы, несколько неподвижных контактов выступают
из корпуса. Подвижные контакты находятся внутри корпуса на втулке
квадратного сечения, выполненной из изоляционного материала. Корпус
набирается из изоляционных шайб, соединенных между собой стягива-
ющими шпильками. Подвижные контакты поворачиваются рукояткой
через пружинный механизм быстрого переключения.
При повороте рукоятки вначале заводится пружина механизма
быстрого переключения. Когда усилие, действующее от рукоятки на
фигурную шайбу, возрастает до определенной величины, шайба очень
быстро поворачивается на четверть оборота до следующего упора в верх-
ней крышке.
Упоры в крышке расположены под углом 90°. Втулка квадратного сече-
ния, на которой укреплены подвижные контакты, соединена с фигурной
шайбой. Одновременно с быстрым поворотом фигурной шайбы проис-
ходит поворот подвижных контактов. Последние укреплены в пластинах
из фибры, которые выполняют функцию направляющих и обеспечивают
быстрое гашение возникающей дуги.
Рис. 9.16. Устройство пакетного выключателя
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
327
Фибра под воздействием высокой температуры выделяет большое
количество газов. Давление их увеличивается, в результате чего проис-
ходит движение газов через щели пакета. Свежий, неионизированный
воздух, поступающий внутрь выключателя, способствует быстрому
гашению дуги.
Пакетные выключатели выпускают на токи 10 и 25 А при напряжении
220 В в одно-, двух- и трехполюсном исполнениях. Последние применяют
для включения трехфазных асинхронных двигателей (например, в уни-
версальных приводах).
В трехполюсном пакетном выключателе три подвижных контакта
расположены между четырьмя изоляционными шайбами. Эти же пакет-
ные выключатели могут применяться и при напряжении 380 В, но допу-
стимая величина тока для них снижается соответственно до 6 и 15 А.
При номинальных величинах тока и напряжения и коэффициенте
мощности. 8,0 пакетные выключатели выдерживают 20 тысяч переклю-
чений. Частота переключений не должна превышать 300 в час.
Для удобства подключения проводов неподвижные контакты распо-
ложены не по образующей, а сдвинуты относительно друг друга. Клеммы
одного контакта расположены между одними и теми же шайбами диаме-
трально противоположно. Провода от приемника принято подключать к
клеммам, расположенным по разные стороны шпилек.
Поворачивая рукоятку пакетного выключателя на 90°, можно вклю-
чать и отключать приемник. Из четырех положений рукоятки пакет-
ного выключателя два соответствуют включенному и два отключенному
состоянию приемника.
Пакетные переключатели
Кроме пакетных выключателей, широко применяются и пакетные
переключатели. В пакетном переключателе только одно положение
соответствует отключенному состоянию приемника, а три остальных —
включенному различными способами.
На рис. 9.17 изображена схема включения трехскоростного двигателя
М пакетным переключателем Q. Четырехпозиционный пакетный пере-
ключатель имеет шесть подвижных контактов. Одна позиция (0) соответ-
ствует отключенному состоянию двигателя. В статоре двигателя уложено
две обмотки, одна из которых соединена в звезду, а другая может пере1
ключаться с соединения треугольником на двойную звезду.
Согласно схеме в положении 1 рукоятки двигатель подсоединяется к
сети клеммами ЗС1, ЗС2, ЗСЗ. В статоре двигателя создается вращающе-
еся магнитное поле с тремя парами полюсов. Синхронная частота враще-
ния двигателя (частота вращения магнитного поля) равна 1000 об/мин.
328
Электротехнический справочник
А Д АЛ
0 12 3
Рис. 9.17. Схема включения пакетным переключателем
трехскоростного электродвигателя
На соединение левых клемм переключателя с правыми указывают
точки с линиями, изображенные по вертикали под цифрами, соответ-
ствующими положениям рукоятки переключателя. В положении 1 руко-
ятки переключателя верхняя левая клемма соединяется с клеммой ЗС1
двигателя, средняя левая клемма — с клеммой ЗС2, а нижняя левая — с
клеммой ЗСЗ.
В положении 2 рукоятки переключателя соединяются верхняя левая
клемма с клеммой 2С1 двигателя, средняя левая клемма — с клеммой
2С2 и нижняя левая клемма — с клеммой 2СЗ. Двигатель включается в
треугольник с образованием двух пар полюсов и получением синхронной
частоты вращения 1500 об/мин.
В положении 3 рукоятки наряду с соединением левых клемм пере-
ключателя с клеммами 1С1, 1С2, 1СЗ двигателя происходит соединение
клемм 2С1, 2С2 и 2СЗ друг с другом. Этим обеспечивается соединение
обмотки в двойную звезду с образованием одной пары полюсов и полу-
чением синхронной частоты вращения 3000 об/мин.
Трехполюсный пакетный переключатель
Трехполюсный пакетный переключатель от трехполюсного рубиль-
ника отличается тем, что подвижные контакты (ножи) имеют не одно,
а два замкнутых положения. Ножи могут замыкаться с тремя левыми и
тремя правыми неподвижными контактами.
Такие переключатели применяются для включения трехфазных дви-
гателей и изменения направления их вращения (реверсирования). Этого
достигают переключением двух токоподводящих проводов.
Пакетные выключатели и переключатели со степенью защиты IP56
производятся в негорючем, противоударном пластмассовом корпусе.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
329
9.12. Аппараты для коммутации цепей управления
Назначение
•?
Коммутация цепей управления — более частая операция, чем комму-
тация силовых цепей. Работа любой машины или установки начинается
с выбора режима работы, способа управления, подключения необходи-
мых приводов, вспомогательных устройств (смазки, охлаждения, подачи
и т. д.), а также систем контроля, сигнализации и регистрации.
Для всех этих операций используют включатели и переключатели
различных исполнений, расположенные на панелях, постах и пультах
управления. Это одно- и многоцепные аппараты с двумя и более поло-
жениями. Коммутация цепей управления для включения и отключения
релейно-контакторной аппаратуры осуществляется кнопками управ-
ления.
Н Примечание.
Пакетные переключатели, используемые для коммутации цепей
управления, — это такие же аппараты, как и для силовых цепей, но
имеющие меньшие габаритные размеры.
Устройство универсальных переключателей
Конструкции пакетных переключателей, предназначенных для цепей
управления, позволяют получить разнообразные схемы соединений (до
220 вариантов) при числе коммутируемых цепей до 24 (12 пакетов) и
количестве фиксированных положений от 2 до 8 (через 45, 60 или 90°).
Имеются переключатели с самовозвратом в исходное положение, т. е.
без фиксации переключенного положения.
В Примечание.
Особенность универсальных переключателей — запирающее (на
ключ) устройство, что исключает бесконтрольное переключение.
Конструктивно универсальные переключатели имеют однотипные пласт-
массовые секции (по числу пакетов) с контактными узлами, собранные на
общем валу, и общий механизм фиксации. Подвижные контакты каждой
секции перемещаются кулачками, установленными на общем валу.
Наиболее распространенными переключателями цепей управления
являются аппараты серий ПКУ-2 и ПКУ-3. Номинальный (длительный)
ток переключателей серии ПКУ-2 — 6 А (при 380 В переменного тока и
220 В постоянного тока), а для переключателей серии ПКУ-3 -10 А (при
500 В переменного тока и 220 В постоянного тока).
330
Электротехнический справочник
Коммутационная способность этих переключателей под нагрузкой
определяется значениями рабочих напряжений и индуктивностью ком-
мутируемых цепей (cos <р для переменного тока и постоянной времени
для постоянного тока).
Конструктивная особенность переключателей серии ПКУ-3 — нали-
чие нескольких исполнений со встроенным замком, съемным ключом —
рукояткой и устройством, запирающим рукоятку переключателя навес-
ным замком.
Универсальные переключатели схем управления серий УП5100,
УП5300 и другие аналогичных типов также выполняют наборными из
контактных секций, коммутация которых производится кулачками,
установленными па общем валу. Универсальность этих переключателей
достигается за счет большого числа вариантов схем соединений (до 300)
при числе коммутируемых цепей от 2 до 48 и положений 2-10 (фиксиро-
ванных и нефиксированных под углами 45, 60, 90 и 180°).
Номинальный ток переключателей 12 А при напряжении 500 В пере-
менного или 440 В постоянного тока, т. е. по основным электрическим
параметрам эти переключатели превосходят другие аналогичные аппа-
раты.
Универсальные переключатели выполняют открытыми, в кожухе, вла-
гозащищенными и взрывозащищенными. Рассмотренные переключатели
(пакетные, кулачковые и универсальные) коммутируют цепи управления
с относительно большими токами (до 12 А), и поэтому они по габарит-
ным размерам близки к аппаратам для коммутации силовых цепей. ,
В Примечание.
Сложность современных систем управления обусловливает приме-
нение большого числа различных переключателей, расположенных на
панелях и пультах управления, поэтому габаритные размеры аппа-
ратов становятся определяющим фактором при их выборе.
Широкое использование в схемах элементов автоматики требует при-
менения таких переключателей, контакты которых обеспечивали бы
надежное прохождение слабых токов (милли- или микроамперы) при
пониженных значениях напряжении (24,12 В и ниже).
Рассмотренные выше переключатели, как правило, такими свойствами
не обладают, так как их контакты имеют значительные переходные сопро-
тивления. Этим требованиям удовлетворяет так называемая слаботочная
аппаратура радиоэлектроники с биметаллическими или серебряными
контактами, обеспечивающими надежное прохождение слабых токов при
пониженных напряжениях.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
331
Переключатели для фланцевого монтажа
Промежуточное положение между пакетными переключателями
управления общепромышленного исполнения и аппаратурой радиоэлек-
троники занимают переключатели серий ПУ, ПЕ и тумблеры.
Эти переключатели предназначены, как правило, для фланцевого мон-
тажа на панелях пультов управления (кольцо перед панелью и гайка за'
панелью). Они имеют два или три положения, замыкая до четырех цепей
при различных комбинациях контактов.
На рис. 9.18, а показано устройство тумблера и наиболее распростра-
ненные схемы его использования в качестве двухпозиционного переклю-
чателя (рис. 9.18, б) или выключателя (рис. 9.18, в).
Мостиковый контакт, выполненный в виде токопроводящего ролика,
замыкает одну из двух пар неподвижных контактов. Переключение кон-
тактов тумблера осуществляется воздействием на рычаг, а ускорение
срабатывания (мгновенное действие) обеспечивается цилиндрической
пружиной. Номинальный ток тумблеров 1 и 2 А при напряжении 220 В,
масса не превышает 30 г.
Переключатели серий ПУ и ПЕ — аппараты с поворотным механиз-
мом привода на два или три положения. Интерес представляют переклю-
чатели с выемным ключом-рукояткой, так как их применение исключает
возможность бесконтрольного управления.
Номинальный ток переключателей 5 А при напряжении 220 В пере-
менного тока и 1 А при НОВ постоянного тока. Такими переключате-
лями:
♦ блокируют подачу напряжения в схему управления;
♦ запирают вводные аппараты;
♦ изменяют режимы и способы управления и т. п.
Предусмотрена возможность запирания выключателя в любых поло-
жениях.
Системы автоматического и программного управления машинами
требуют весьма сложных переключений, для которых необходимы мно-
Рис. 9.18. Тумблер:
а—устройство; б — схема использования тумблера в качестве двухпозиционного переключателя,
в — схема использования тумблера в качестве выключателя
332
Электротехнический справочник
гопозиционные и многоцепные переключатели (при числе цепей и
положений до 20, а иногда и более).
Кнопки управления
SH Определение.
Я Кнопки управления—это аппараты, подвижные контакты которых
перемещаются и срабатывают при нажатии на толкатель кнопки.
Комплект кнопок, смонтированных на общей панели (или в блоке),
представляет собой кнопочную станцию. Все используемые в схемах
пружина
подвижный
контакт
неподвижные
контакты
Рис. 9.19. Устройство
электрической кнопки:
а — с замыкающими контактами («пуск»);
б — с размыкающими контактами («стоп»)
автоматики кнопки управления раз-
личают по числу и типу контактов
(от 1 до 4 замыкающих и размы-
кающих), форме толкателя (цилин-
дрический, прямоугольный и гри-
бовидный), надписям и цветам тол-
кателей, а также по способу защиты
от воздействия окружающей среды
(открытые, закрытые, герметичные,
взрывобезопасные и т. д.).
Кнопки имеют неподвижные
контакты, контактный мостик с под-
вижными контактами, пружину для
возврата мостика (рис. 9.19).
9.13. Аппараты защиты и плавкие предохранители
Назначение
При возникновении эксплуатационных (технологических) перегру-
зок и аварийных режимов, являющихся следствием нарушений работы
схемы, по электрическим цепям аварийного контура протекают токи,
превосходящие номинальные значения, на которые рассчитано электро-
оборудование.
В результате воздействия аварийных токов и перегрева токопро-
водов нарушается электрическая изоляция, обгорают и плавятся кон-
тактные поверхности соединительных шин и электрических аппара-
тов. Электродинамические удары при переходных процессах вызывают
повреждение шин, изоляторов и обмоток реакторов.
Для ограничения амплитуды аварийных токов и длительности их про-
текания применяются специальные устройства и системы защиты элек-
трооборудования.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
333
Н Примечание.
Устройства защиты должны отключить аварийную цепь раньше,
чем могут выйти из строя отдельные ее элементы.
При больших перегрузках или коротких замыканиях устройства
защиты должны сразу отключить всю электроустановку или часть ее с
максимальным быстродействием для обеспечения дальнейшей рабо-
тоспособности или, если авария является следствием выхода из строя
одного из элементов цепи, предотвратить выход из строя другого элек-
трооборудования.
В случае небольших перегрузок, не опасных для оборудования в течение
определенного времени, система защиты может воздействовать на преду-
преждающую сигнализацию для сведения обслуживающего персонала или
на систему автоматического регулирования для снижения тока.
Виды защиты и требования к ней
Поскольку основным фактором, приводящим к выходу из строя элек-
трооборудования, является тепловое действие аварийного тока, то по
принципу построения защитные устройства делятся на токовые и тепло-
вые.
Токовые защитные устройства контролируют значения или отноше-
ния значений протекающих через оборудование токов. *
Независимо от параметров установки и типа применяемых защитных
аппаратов и систем выделяют следующие общие требования к защите.
Быстродействие — обеспечение минимально возможного времени
срабатывания защиты, не превышающего допустимого.
Селективность. Аварийное отключение должно производиться только
в той цепи, где возникла причина аварии. А другие участки силовой цепи
должны оставаться в работе.
Электродинамическая стойкость. Максимальный ток, ограниченный
защитными устройствами, не должен превышать допустимого для дан-
ной электроустановки значения по электродинамической стойкости.
Уровень перенапряжений. Отключение аварийного тока не должно
вызывать перенапряжений, опасных для полупроводниковых приборов.
Надежность. Устройства защиты не должны выходить из строя при
отключении аварийных токов. Они обеспечивают возможность быстрого
восстановления электрической цепи при устранении неисправности.
Помехоустойчивость. При появлении помех в сети и в цепях управле-
ния устройства защиты не должно ложно срабатывать.
Чувствительность. Защита должна срабатывать при всех поврежде-
ниях и токах, опасных для элеменов схемы, независимо от места и харак-
тера аварии.
334
Электротехнический справочник
Плавкие предохранители
ИН Определение.
№Я Плавкие предохранители — это аппараты, защищающие уста-
Н новки от перегрузок и токов короткого замыкания.
Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка,
включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дутогасительное устройство
(это не обязательный атрибут, а вспомогательный, без него предохрани-
тель все равно работать будет), гасящее дугу, возникающую после плав-
ления вставки.
К предохранителям предъявляются следующие требования:
♦ времятоковая характеристика предохранителя должна проходить
ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защи-
щаемого объекта;
♦ время срабатывания предохранителя при коротком замыкании
должно быть минимальным, особенно при защите полупроводни-
ковых приборов;
♦ характеристики предохранителя должны быть стабильными;
♦ в связи с возросшей мощностью установок предохранители должны
иметь высокую отключающую способность;
♦ замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна
занимать много времени.
Выбор предохранителей
для защиты асинхронных электродвигателей
Основным условием, определяющим выбор плавких предохраните-
лей для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором,
является отстройка от пускового тока.
Отстройка плавких вставок от пусковых токов выполняется по вре-
мени: пуск электродвигателя должен полностью закончиться раньше, чем
вставка расплавится под действием пускового тока.
Правило.
Опытом эксплуатации установлено правило: для надежной работы
вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, кото-
рый может расплавить вставку за время пуска.
Все электродвигатели разбиты на две группы: по времени; по частоте
пуска.
Двигателями с легким пуском считаются двигатели вентиляторов,
насосов, металлорежущих станков и т. п., пуск которых заканчивается за
3-5 с, пускаются эти двигатели редко, менее 15 раз в 1 ч.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
335
К двигателям с тяжелым пуском относятся двигатели подъемных
кранов, центрифуг, шаровых мельниц, пуск которых продолжается более
10 с, а также двигатели, которые пускаются очень часто — более 15 раз в
1 ч.
Выбор номинального тока плавкой вставки для отстройки от пуско-
вого тока производится по формуле:
где 1пд — пусковой ток двигателя; К — коэффициент, определяемый усло-
виями пуска и равный для двигателей с легким пуском 2,5, а для дви-
гателей с тяжелым пуском 1,6-2.
Н Примечание.
Поскольку вставка при пуске двигателя нагревается и окисляется,
уменьшается сечение вставки, ухудшается состояние контактов,
она со временем может перегореть и при нормальной работе двига-
теля.
Вставка, выбранная в соответствии с приведенной выше формулой,
может сгореть также при затянувшемся по сравнению с расчетным вре-
менем пуске или самозапуске двигателя. Поэтому во всех случаях целе-
сообразно измерить напряжение на вводах двигателя в момент пуска и
определить время пуска.
Сгорание вставок при пуске может повлечь работу двигателя на двух
фазах и его повреждение.
В Примечание.
Каждый двигатель должен защищаться своим отдельным аппара-
том защиты. Общий аппарат допускается для защиты нескольких
маломощных двигателей только в том случае, если будет обеспе-
чена термическая устойчивость пусковых аппаратов и аппаратов
защиты от перегрузки, установленных в цепи питания каждого дви-
гателя.
Выбор предохранителей для защиты магистралей,
питающих несколько асинхронных электродвигателей
Защита магистралей, питающих несколько двигателей, должна обе-
спечивать и пуск двигателя с наибольшим пусковым током, и самозапуск
двигателей. Если он допустим по условиям техники безопасности, техно-
логического процесса и т. п.
336
Электротехнический справочник
При расчете уровня защиты необходимо точно определить, какие
двигатели:
♦ отключаются при понижении или полном исчезновении напряже-
ния;
♦ остаются включенными;
♦ повторно включаются при появлении напряжения.
Для уменьшения нарушений технологического, процесса применяют
специальные схемы включения удерживающего электромагнита пуска-
теля, обеспечивающего немедленное включение в сеть двигателя при вос-
становлении напряжения. Поэтому в общем случае номинальный ток
плавкой вставки, через которую питается несколько самозапускающихся
двигателей, выбирается по формуле:
где — сумма пусковых токов самозапускающихся электродвигателей.
Выбор предохранителей для защиты магистралей
при отсутствии самозапускающихся электродвигателей
Плавкие вставки предохранителей выбираются по следующему соот-
ношению:
I > т /К
где 1кр = 1пуск + 1длит — максимальный кратковременный ток линии; 1пуск —
пусковой ток электродвигателя или группы одновременно вклю-
чаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток
линии достигает наибольшего значения; 1длит — длительный рас-
четный ток линии до момента пуска электродвигателя (или группы
электродвигателей) — это суммарный ток, который потребляется
всеми элементами, подключенными через плавкий предохранитель,
определяемый без учета рабочего тока пускаемого электродвигателя
(или группы двигателей).
Выбор предохранителей для защиты
асинхронных электродвигателей от перегрузки
Поскольку пусковой ток в 5-7 раз превышает номинальный ток дви-
гателя, плавкая вставка, выбранная по выражению 1вс > 1пд/К будет иметь
номинальный ток в 2-3 раза больше номинального тока двигателя.
Выдерживая этот ток неограниченное время, она не может защитить
двигатель от перегрузки.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
337
Для защиты двигателей от перегрузки обычно применяют тепловые
реле, встраиваемые в магнитные пускатели или в автоматические выклю-
чатели.
Н Примечание.
Если для защиты двигателя от перегрузки и управления им приме-
няется магнитный пускатель, то при выборе плавких вставок при-
ходится учитывать также возможность повреждения контактов
пускателя.
Дело в том, что при коротких замыканиях в двигателе снижается
напряжение на удерживающем электромагните пускателя. Он разрывает
ток короткого замыкания своими контактами, которые, как правило,
разрушаются. Для предотвращения короткого замыкания двигатели
должны отключаться предохранителем раньше, чем разомкнутся кон-
такты пускателя.
Это условие обеспечивается, если время отключения тока короткого
замыкания предохранителем не превышает 0,15-0,2 с. Для этого ток
короткого .замыкания должен быть в 10-15 раз больше номинального
тока вставки предохранителя, защищающего электродвигатель.
Обеспечение селективности срабатывания
плавких предохранителей
Избирательность (селективность) защиты плавкими предохраните-
лями обеспечивается подбором плавких вставок таким образом, чтобы
при возникновении короткого замыкания, например, на ответвлении к
электроприемнику, срабатывал ближайший плавкий предохранитель,
защищающий этот электроприемник, но не срабатывал предохранитель,
защищающий головной участок сети.
Выбор плавких предохранителей по условию селективности следует
производить, пользуясь типовыми время-токовыми характеристиками
t=f(I) предохранителей с учетом возможного разброса реальных харак-
теристик по данным завода-изготовителя.
При защите сетей предохранителями типов ПН, НПН и НПР с типо-
выми характеристиками (рис. 9.20 и рис. 9.21) селективность действия
защиты будет выполняться, если между номинальным током плавкой
вставки, защищающей головной участок сети 1г, и номинальным током
плавкой вставки на ответвлении к потребителю 1о выдерживаются опре-
деленные соотношения.
Например, при небольших токах перегрузки плавкой вставки (около
180-250 %) селективность будет выдерживаться, если 1г больше 1о хотя бы
на одну ступень стандартной шкалы номинальных токов плавких вставок.
338
Электротехнический справочник
Секунды____________Минуты ___________Секунды___________Минуты
Рис. 9.20. Защитные (времятоковые) характеристики
плавких предохранителей типа ПН-2
Рис. 9.21. Защитные (времятоковые) характеристики
плавких предохранителей типа НПР и НПН
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
339
При коротком замыкании селективность защиты предохранителями
типа НПН будет обеспечиваться, если будут выдерживаться следующие
соотношения:
< 50; 100; 200.
Л
<2,0; 2,5; 3,3.
о
где 1К — ток короткого замыкания ответвления, А; 1г — номинальный ток
плавкой вставки плавкого предохранителя головного участка сети, А;
10 — номинальный ток плавкой вставки на ответвлении, А.
Соотношения между номинальными токами плавких вставок 1г и 10
для предохранителей типа ПН2, обеспечивающие надежную селектив-
ность, приведены в табл. 9.2.
Номинальные токи последовательно включенных плавких вставок
предохранителей ПН2, обеспечивающих надежную селективность Таблица 9.2
Номинальный ток меньшей плавкой вставки А Номинальный ток большей плавкой вставки А, при отношении /Д,
10 20 50 100 и более
30 40 50 80 120
40 50 60 100 120
50 60 80 120 120
60 80 100 120 120
80 100 120 120 150
100 120 120 150 150
120 150 150 250 250
150 200 200 250 250
200 250 250 300 300
250 300 300 400 более 600
300 400 400 более 600 -•
400 500 более 600 - -
Примечание. 1К — ток короткого замыкания в начале защищаемого участка сети.
Для выбора плавких предохранителей по условию селективности
можно использовать метод согласования характеристик предохраните-
лей, в основу которого положен принцип сопоставления сечений плав-
ких вставок по формуле:
где а — коэфициент селективности; Fr — сечение плавкой вставки, распо-
ложенной ближе к источнику питания; F2 — сечение плавкой вставки,
расположенной дальше от источника питания, т. е. ближе к нагрузке.
340
Электротехнический справочник
Полученное значение а сравнивают с данными табл. 9.3, где приве-
дены наименьшие значения а, при которых обеспечивается селектив-
ность. Селективность защиты будет обеспечена, если расчетное значение
а равно табличному или больше него.
Наименьшие значения а, при которых обеспечивается селективность защиты Таблица 9.3
Металл плавкой вставки п редохра нителя, расположенного ближе к источнику питания (для любого типа предохранителя) Отношение а сечений плавких вставок смежных предохранителей, если предохранитель, расположенный ближе к нагрузке, изготовлен
с заполнителем при плавкой вставке из без заполнителя при плавкой вставке из
меди серебра цинка свинца меди серебра цинка свинца
Медь 1,55 1,33 0,55 0,2 1,15 1,03 0,4 0,15
Серебро 1/72 1,55 0,62 0,23 1,33 1,15 0,46 0,17
. Цинк 4,5 3,95 1,65 0,6 3,5 3,06 1,2 0,44
Свинец 12,4’ 10,8 4,5 1,65 9,5 8,4 3,3 1,2
Выбор плавких предохранителей
для защиты цепей управления
Выбор плавких вставок для цепи управления с напряжением UH можно
произвести по формуле
где YPp — наибольшая суммарная мощность, потребляемая катушками
электрических аппаратов (электромагнитными пускателями, про-
межуточными реле, реле времени, исполнительными электромагни-
тами) и сигнальными лампами и т. д. при одновременной работе, ВА
или Вт;
£Рв — наибольшая суммарная мощность, потребляемая при включе-
нии катушек одновременно включаемых аппаратов (пусковая мощ-
ность), ВА или Вт.
Если известны не мощности, а токи, то это формула может быть запи-
сана в виде
1нвст Z4 + o,i£ie-
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
341
9.14. Тепловые реле
Принцип действия тепловых реле
ЕН Определение.
Я Тепловые реле — это электрические аппараты, предназначенные
для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее
распространенные типы тепловых реле — ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.
Долговечность энергетического оборудования в значительной сте-
пени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы.
Для любого объекта можно найти зависимость длительности протека-
ния тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и дли-
тельная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на
рис. 9.22 (кривая 1).
При номинальном токе допустимая длительность его протекания
равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный,
приводит к дополнительному повышению температуры и дополнитель-
ному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратков-
ременнее она допустима. Кривая 1 на рис. 9.22 устанавливается исходя
из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его
жизнь, тем большие перегрузки допустимы.
При идеальной защите объекта зависимость tcp (I) для теплового реле
должна идти немного ниже кривой для объекта.
Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение полу-
чили тепловые реле с биметаллической пластиной.
Биметаллическая пластина теплового
реле состоит из двух пластин, одна из кото-
рых имеет больший температурный коэффи-
циент линейного (объемного) расширения,
другая — меньший. В месте прилегания друг
к другу пластины жестко скреплены либо за
счет проката в горячем состоянии, либо за
счет сварки.
В Примечание.
Если закрепить неподвижно такую
пластину и нагреть, то произойдет
изгиб пластины в сторону материала
с меньшим коэффициентом расшире-
ния. Именно это явление используется
в тепловых реле.
Рис. 9.22. Времятоковые
характеристики теплового
реле и защищаемого объекта
342
Электротехнический справочник
Широкое распространение в тепловых реле получили материалы:
инвар (малое значение а); немагнитная или хромоникелевая сталь (боль-
шое значение а).
Нагрев биметаллического элемента теплового реле может произво-
диться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень
часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя.
Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве,
когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходя-
щим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагрева-
телем, также обтекаемым током нагрузки.
Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом
воздействует на контактную систему теплового реле, переключая его
контакты и разрывая цепь питания.
Времятоковые характеристики теплового реле
Основной характеристикой теплового реле является времятоковая
характеристика, представляющая собой зависимость времени срабаты-
вания от тока нагрузки. В общем случае до начала перегрузки через реле
протекает ток 10, который нагревает пластину до температуры q0.
При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует
учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит
срабатывание реле. При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что
нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при
токах короткого замыкания. 5
Влияние температуры окружающей среды
на работу теплового реле
Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от темпе-
ратуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей
среды ток срабатывания реле уменьшается.
При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо:
♦ либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового
реле;
♦ либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной темпе-
ратуры окружающей среды.
И Примечание.
Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на
ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы темпера-
тура срабатывания выбиралась возможно больше.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
343
Для правильной работы тепловой защиты реле желательно распола-
гать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать
реле вблизи концентрированных источников тепла — нагревательных
печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с
температурной компенсацией (серии ТРН).
Конструкция тепловых реле
Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пла-
стиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость
его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при
отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряю-
щее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.
Наиболее распространенные серии тепловых реле: ТРП, ТРН, РТЛ, РТТ.
Тепловые реле токовые однополюсные реле серии ТРП с номиналь-
ными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены, главным
образом, для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхрон-
ных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением
до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А при-
меняют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.
Двухфазное тепловые реле ТРН (рис. 9.23) реле встраивается в маг-
нитные пускатели. Реле ТРН состоит из пластмассового корпуса, разде-
ленного на три ячейки. В крайних ячейках размещены нагревательные
элементы, в средней — температурный компенсатор, регулятор тока сра-
батывания, механизм расцепителя, размыкающий контакт мостикового
типа и рычаг ручного возврата.
регулятор тока
срабатывания
температурный
компенсатор
основная
биметаллическая
пластина
толкатель
нагревательные
элементы
защелка
штанга
расцепителя
контакты
реле
пружина
Рис. 9.23. Тепловое реле ТРН
344
Электротехнический справочник
Шкала регулятора разбита на ГО делений: пять в сторону увеличения и
пять в сторону уменьшения. Цена одного деления 5%. Вследствие этого ток
уставки можно регулировать в пределах ±25% от номинального тока.
При протекании тока перегрузки через нагревательный элемент основ-
ная биметаллическая пластинка, деформируясь (показано пунктиром),
перемещает вправо толкатель, связанный жестко с биметаллической пла-
стинкой температурного компенсатора.
Направление деформации пластинки температурного компенса-
тора противоположно направлению деформации основной пластинки.
Деформация незначительна по абсолютной величине.
Вследствие этого, несмотря на противодействие, пластинка темпе-
ратурного компенсатора начинает перемещаться тоже вправо. Защелка
освобождается, и штанга расцепителя под действием пружины отходит
вверх, а контакты реле размыкаются.
Тепловые реле РТЛ предназначены для обеспечения защиты электро-
двигателей от таковых перегрузок недопустимой продолжительности.
Они также обеспечивают защиту от несимметрии токов в фазах и от
выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диа-
пазоном тока от 0,1 до 86 А.
Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пуска-
тели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны
быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ
и клеммники КРЛ, которые имеют степень защиты IP20 и могут устанавли-
ваться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.
Тепловые реле РТТ предназначены для защиты трехфазных асин-
хронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок
недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпа-
дении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.
Реле РТТ применяют в качестве комплектующих изделий в схемах
управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пуска-
тели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660 В частотой
50 или 60 Гц, в целях постоянного тока напряжением 440 В.
Выбор тепловых реле
Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной
нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет
(1,2-1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.
тепловое реле срабатывает при 20-30% перегрузке в течение 20 минут:
^НОМ.Т.р— (1>2-1,3) 1номдв.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
345
D Примечание.
При выборе теплового реле с регулируемым током срабатывания
необходимо стремиться к тому, чтобы ток уставки находился в цен-
тре диапазона регулирования.
При выборе тепловых реле предпочтительнее выбирать трехполюсное
реле серии РТЛ, а при больших токах — 3 однополюсных реле серии РТТ
Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности
токовой перегрузки. При кратковременной перегрузке в нагреве участвует
только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5-10 минут.
При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродви-
гателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых
реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения превы-
шает 30 минут.
9.15. Термисторная (позисторная) защита
электродвигателей
Назначение термочувствительных защитных устройств
Сложность конструкции тепловых реле, недостаточно высокая надеж-
ность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты,
реагирующей непосредственно на температуру защищаемого объекта.
При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.
В качестве датчиков температуры используют термисторы и пози-
сторы.
Определение.
Термисторы и позисторы — полупроводниковые резисторы, изме-
няющие свое сопротивление от температуры.
Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с
большим отрицательным ТСК (температурным коэффициентом сопро-
тивления). При увеличении температуры сопротивление термистора
уменьшается, что используется для схемы отключения двигателя. Для
увеличения крутизны зависимости сопротивления от температуры, тер-
мисторы на три фазы включаются параллельно (рис. 9.24, б).
Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным
ТСК. При достижении определенной температуры сопротивление пози-
стора скачкообразно увеличивается на несколько порядков.
Для усиления этого эффекта позисторы разных фаз соединяются
последовательно. Зависимость сопротивления позисторов от темпера-
туры показана на рис. 9.24, а.
346
Электротехнический справочник
Рис. 9.24. Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры:
а — последовательное соединение позисторов;
б—параллельное соединение термисторов
Защита с помощью позисторов является более совершенной. В зави-
симости от класса изоляции обмоток двигателя берутся позисторы на
температуру срабатывания 105, 115, 130, 145 и 160 °C. Эта температура
называется классификационной.
Гарантийный срок службы позисторов 20000 ч. Конструктивно пози-
стор представляет собой диск диаметром 3,5 мм и толщиной 1 мм, покры-
тый кремнеорганической эмалью, обеспечивающей влагостойкость и
электрическую прочность изоляции.
Работа схем позисторной защиты
Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рис. 9.25.
К контактам 1, 2 схемы (рис. 9.25, а) подключаются позисторы, уста-
новленные на всех трех фазах двигателя (рис. 9.25, б). Транзисторы VT1,
VT2 включены по схеме триггера Шмидта. В цепь коллектора транзи-
стора VT3 оконечного каскада включено реле К, которое воздействует на
обмотку пускателя.
При нормальной температуре обмотки двигателя и связанных с ним
йозисторов сопротивление последних мало. Сопротивление между точками
1-2 схемы также мало. Транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицатель-
ный потенциал), транзистор VT2 открыт. Отрицательный потенциал на
коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. Ток в обмотке реле К недо-
статочен для его срабатывания.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
347
Рис. 9.25. Аппарат позисторной защиты с ручным возвратом:
а — принципиальная схема; б— схема подключения к двигатёЪю
При нагреве обмотки двигателя сопротивление позисторов увеличи-
вается. При определенном значении этого сопротивления отрицатель-
ный потенциал точки 3 достигает напряжения срабатывания триггера.
Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной обратной связью
(сопротивление в цепи эммитера VT1) и коллекторной обратной связью
между коллектором VT2 и базой VT1.
При срабатывании триггера VT2 закрывается, a VT3 — открывается.
Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь элек-
тромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от сети.
После охлаждения двигателя его пуск возможен после нажатия кнопки
«Возврат», при котором триггер возвращается в начальное положение.
348
Электротехнический справочник
Применение термозащиты
В современных электродвигателях позисторы защиты устанавлива-
ются на лобовой части обмоток двигателя. В двигателях прежних разра-
боток позисторы можно приклеивать к лобовой части обмоток.
Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в
тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точно-
стью температуру электродвигателя. Это касается, прежде всего, электро-
двигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями
включения и отключения (повторно-кратковременный режим работы)
или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преоб-
разователей частоты).
В Примечание.
Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении
электродвигателей или выходе из строя системы принудительного
охлаждения.
Недостатками термисторной защиты является то, что с термисто-
рами или позисторами выпускаются далеко не все типы электродвига-
телей. Это особенно касается электродвигателей отечественного произ-
водства.
Термисторы и позисторы могут устанавливаться в электродвигатели
только в условиях стационарных мастерских. Температурная характе-
ристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от тем-
пературы окружающей среды и от условий эксплуатации электродви-
гателя.
Термисторная защита требует наличия специального электронного
блока: термисторного устройства защиты электродвигателей, теплового
или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки
и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для
отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.
9.1 б. Автоматические выключатели
Назначение
Автоматические выключатели (выключатели, автоматы) являются
коммутационными электрическими аппаратами, предназначенными для:
♦ проведения тока цепи в нормальных режимах;
♦ автоматической защиты электрических сетей и оборудования от
аварийных режимов (токов короткого замыкания, токов перегрузки,
снижения или исчезновения напряжения, изменения направления
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
349
тока, возникновения магнитного поля мощных генераторов в ава-
рийных условиях и др.)
♦ нечастой коммутации номинальных токов (6-30 раз в сутки).
Благодаря простоте, удобству, безопасности обслуживания и надеж-
ности защиты от токов короткого замыкания эти аппараты широко'при-
меняются в электрических установках малой и большой мощности.
D Примечание.
Автоматические выключатели относятся к коммутационным аппа-
ратам ручного управления, однако многие типы имеют электромаг-
нитный или электродвигательный привод, что дает возможность
управлять ими на расстоянии.
Выключаются автоматы обычно вручную (приводом или дистанци-
онно), а при нарушении нормального режима эксплуатации (появление
сверхтоков или снижение напряжения) — автоматически. Каждый авто-
мат снабжается расцепителем максимального, а в некоторых типах рас-
цепителем минимального напряжения.
Выключатель состоит из:
♦ расцепителей максимального тока;
♦ корпуса; контактной системы;
♦ выводных зажимов;
♦ дугогасительного устройства;
♦ механизма свободного расцепления;
♦ крышки;
♦ рукоятки;
♦ регулятора тока несрабатывания теплового расцепителя;
♦ дополнительных расцепителей и других вспомогательных узлов.
Независимый расцепитель устанавливается вместо теплового или
электромагнитного расцепителя.
Контактная система состоит из подвижных и неподвижных контак-
тов, обеспечивает одинарный разрыв цепи в каждой фазе.
Дугогасительное устройство представляет собой камеру с деионной
решеткой, состоящей из стальных дугогасительных пластин.
Коммутационное положение выключателя указано знаками: «1» —
включенное, «0» — отключенное.
В качестве указателя коммутационного положения используется руко-
ятка управления. Узел регулировки тока несрабатывания теплового рас-
цепителя представляет собой термоэлемент с термобиметаллом темпера-
турной компенсации и регулировочное устройство.
Регулировочное устройство состоит из системы рычагов и регулиро-
вочного винта.
350
Электротехнический справочник
Термины и определения
Электромагнитный расцейитель автоматического выключателя
предназначен для защиты цепей от тока короткого замыкания, представ-
ляет собой электромагнит, который при определенном токе мгновенно
притягивает якорь, в результате чего происходит отключение автомати-
ческого выключателя. Многие современные выключатели имеют полу-
проводниковый расцепитель, который выполняет функции электромаг-
нитного расцепителя.
Тепловой расцепитель автоматического выключателя — тепловое
реле, реагирующее на количество тепла, выделяемое в его нагреватель-
ном элементе и защищающее цепи от перегрузки.
Комбинированный расцепитель — расцепитель, осуществляющий
защиту от перегрузки и коротких замыканий, представляет собой ком-
бинацию из двух расцепителей: теплового и электромагнитного.
Расцепитель минимального напряжения — электромагнит, сраба-
тывающий при исчезновении напряжения, или при снижении его до
уставки срабатывания расцепителя.
Независимый расцепитель — электромагнит, срабатывающий и
отключающий автоматический выключатель при подаче импульса от
ключа или кнопки управления.
Нерегулируемый автоматический выключатель — автоматиче-
ский выключатель, у которого отсутствует возможность регулирования
уставки расцепителя в процессе эксплуатации. Расцепитель автоматиче-
ского выключателя отрегулирован заводом-изготовителем в расчете на
определенный номинальный ток.
Регулируемый автоматический выключатель — аппарат, у которого
имеется возможность воздействуя на механическую систему или специ-
альное устройство, отрегулировать время срабатывания расцепителя.
Селективный автоматический выключатель — аппарат, срабатываю-
щий с выдержкой времени и позволяющий осуществлять селективную
защиту сетей путем установки автоматических выключателей с разной
выдержкой времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрас-
тающей к источнику питания.
Параметры автоматических выключателей
Номинальный ток — ток, прохождение которого допустимо в тече-
нии неограниченного времени.
Номинальное напряжение — напряжение, при котором может при-
меняться выключатель данного типа.
Предельно отключаемый ток — ток, который может быть отключен
автоматическим выключателем без каких-либо его повреждений.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
351
Номинальный ток расцепителя — ток, прохождение которого в тече-
нии неограниченного времени не вызывает срабатывания расцепителя.
Ток уставки расцепителя — наименьший ток, при прохождении кото-
рого расцепитель срабатывает.
Уставка тока — настройка автоматического выключателя на заданный
ток срабатывания.
Отсечка тока — уставка тока электромагнитного расцепителя на мгно-
венное срабатывание.
Принцип действия
Операция включения и отключения выключателей осуществляется пере-
мещением рукоятки соответственно в положение «1» и в положение «О». При
токах перегрузки или короткого замыкания, превышающих уставку по току
срабатывания, контактная система автоматически отключается.
Отключение выключателей под действием расцепителей происходит
независимо от того, удерживается или нет рукоятка вручную во вклю-
ченном положении. Механизм свободного расцепления обеспечивает
мгновенное замыкание и размыкание контактной системы при автома-
тическом и ручном управлении.
Включение выключателя после автоматического срабатывания произ-
водится перемещением рукоятки в положение «О», при этом осуществля-
ется взвод, а затем поворотом в положение «1» — включение.
Защитные характеристики автоматических выключателей
Согласно ГОСТ Р 50345-99, автоматические выключатели делятся на
следующие типы по току мгновенного расцепления:
В: от 3-1п до 5-1п (где 1п — номинальный ток);
С: от 5ТЯ до 10-4;
D: от 10-4 до 204и.
Рис. 9.26. Диаграммы отключения автоматических выключателей
разных типов (закрашена область токов мгновенного расцепления)
352
Электротехнический справочник
У европейских производителей классификация может несколько
отличаться. В частности, имеется дополнительный тип А (от 2-1п до
3-IJ. У отдельных производителей существуют дополнительные кривые
отключения. Например, у АВВ имеются автоматические выключатели с
кривыми К и Z.
Автоматический выключатель АБ25
Однополюсные установочные автоматические выключатели марки
АБ25 предназначены для автоматического отключения электрических
цепей или отдельных приемников при перегрузках и коротких замыка-
ниях.
Устройство. В пластмассовом корпусе (рис. 9.27) неподвижно закре-
плена металлическая скоба с контактом и винтовым зажимом для под-
ключения провода. Подвижный контакт смонтирован на латунном
рычаге, который в центре отжимается пружиной, а концом упирается в
биметаллическую пластинку. Эта пластинка приварена к выводу с закре-
пленным на ней винтовым зажимом для подключения второго провода.
Для создания надежного контакта биметаллическая пластинка и рычаг
соединены гибким медным проводником.
При включении автомата рукоятку устанавливают в верхнее положе-
ние и ее выступ освобождает рычаг, который под действием пружины
поворачивается и замыкает контакты.
Отключение. Когда происходит короткое замыкание или перегрузка,
автомат отключается следующим образом. Ток нагревает биметалли-
ческую пластинку и она, отгибаясь книзу, высвобождает конец рычага,
который под действием пружины поворачивается и размыкает контакты.
Возникающая между контак-
тами искра гасится в дугогаси-
тельной камере.
Повторное включение. При
автоматическом отключении
АБ25 рукоятка остается в поло-
жении «включено», поэтому для
повторного включения автомата
необходимо сначала опустить
ее в положение «отключено», а
затем снова перевести в верхнее
положение.
В связи с такой конструкцией
привода автомат снабжен указа-
телем срабатывания (пластмас-
металлическая
скоба
рукоятка
указатель
срабатывания
пружина
вывод
латунный
рычаг
биметаллическая
пластина
дугогасительная
камера
подвижный
контакт
Рис. 9.27. Устройство автоматического
выключателя АБ-25
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
353
совый стерженек с пружинкой). При включенном автомате, а также при
выключении вручную указатель утоплен в корпусе. При автоматическом
отключении концом рычага он выталкивается из гнезда и становится
хорошо заметным.
Выбор автоматических выключателей
Выбор автоматических выключателей производится по номинальным
напряжению и току с соблюдением следующих условий:
U >U ;
ном.а. НОМ.С.’
^ном. а ~ ^длит*
где UH0M а — номинальное напряжение автоматического выключателя;
UH0MX —номинальное напряжение сети; 1ноиа— номинальный ток авто-
матического выключателя; 1дпит — длительный расчетный ток цепи.
Кроме того, должны быть правильно выбраны: номинальный ток
расцепителей 1нтч>асцток уставки электромагнитного расцепительного
элемента комбинированного расцепителя 1уст,э„магн; номинальный ток
уставки теплового расцепителя или теплового элемента комбинирован-
ного расцепителя - 1Н0М,усттепл,
Номинальные токи электромагнитного, теплового или комбиниро-
ванного расцепителя должны быть не меньше номинального тока дви-
гателя:
^ном.расц. ~ Lm. be.
Ток уставки электромагнитного расцепителя (отсечки) или электро-
магнитного элемента комбинированного расцепителя с учетом неточно-
сти срабатывания расцепителя и отклонений действительного пускового
тока от каталожных данных выбирается из условия:
• ^уст.эл.магн. ~ ^^^^пуск.9
где 1пуск — пусковой ток двигателя.
Для группы двигателей:
Iуст. эл. магн. — Iном. двиг^~ пуск ’
где 2, ^ном.дв. — сумма номинальных токов одновременно работающих дви-
гателей и других элементов создающих ток в цепи, защищена выключа-
телем, до момента пуска двигателя (группы двигателей), дающего наи-
больший прирост пускового тока; 1пуск — пусковой ток двигателя (или
группы двигателей, пускаемых одновременно), дающего наибольший
прирост пускового тока.
354
Электротехнический справочник
Номинальный ток уставки теплового расцепителя или теплового эле-
мента комбинированного расцепителя:
ном.уст.тепл. ~ ^ном. дв.
Так же выбираются уставки расцепителей автоматических выключа-
телей и для защиты цепей других электроприемников системы электро-
питания, например, цепей контрольно-измерительных приборов и др.
Разумеется, если в этом возникает необходимость, так как в большинстве
случаев для защиты приборов и других подобных электроприемников
малой мощности по соображениям чувствительности оказывается необ-
ходимым применять плавкие предохранители.
Надо учитывать, что если автоматический выключатель с электромаг-
нитным расцепителем устанавливается в цепях электроприемников, при
включении которых не возникают броски пускового тока, то надобности в
отстройке от этих бросков нет. Ток уставки электромагнитного расцепителя
в этом случае должен выбираться минимально возможным.
Эксплуатация аппаратов защиты
Автоматические выключатели осматривают не реже 1 раза в год или
через каждые 2000 включений, а также после каждого автоматического
отключения. Нагар и копоть с внутренней стороны выключателя уда-
ляют смоченной ацетоном салфеткой.
При осмотре проверяют затяжку винтов, целость пружин, состояние
контактов, смазывают шарниры. Обращают внимание также на исправ-
ность защитных кожухов, в которых находятся пусковые аппараты. При
нарушении уплотнения в аппарат могут попасть пыль и грязь, которые
увеличивают сопротивление контактных поверхностей и вызывают их
нагрев и коррозию, а такие ухудшают состояние изоляции, что приводит
к ее старению, пробою, а, следовательно, к аварии.
Периодически проверяют правильность срабатывания реле и отклю-
чения автоматов от действия тепловых или электромагнитных расцепи-
телей. Предохранители требуют постоянного наблюдения, замены пере-
горевших плавких вставок и своевременного ремонта. От их исправно-
сти, правильного подбора вставки зависит надежная и безопасная работа
электроустановок. Применять следует только калиброванные плавкие
вставки. Использование случайных проволок для вставки может приве-
сти к авариям и пожарам. Для ускорения подбора и замены перегорев-
шей вставки на каждом предохранителе должна быть обозначена четкая
цифра величины силы номинального тока. При техническом обслужива-
нии электрических аппаратов очень часто проводится мелкий ремонт.
Глава 9. Электрические аппараты: устройство, эксплуатация и ремонт
355
9.17. Обозначения электрических аппаратов
на электрических схемах
Воспринимающая часть электромеханических устройств (ГОСТ2.756-76) Таблица 9.4
Наименование Обозн. Наименование Обозн
Катушка электромеханического устройства ф Катушка электромеханического устройства, имеющего механическую блокировку кф
Воспринимающая часть электротеплового реле 1 pl 1 Катушка электромеханического устройства, работающего с ускорением при срабатывании 1=1. 1
Катушка поляризованного электромеханического устройства Примечание. Допускается применять следующее обозначение 1рф Катушка электромеханического устройства, работающего с ускорением при срабатывании и отпускании ьф
фф Катушка электромеханического устройства, работающего с замедлением при срабатывании мф
Обмотка максимального тока М | 1 Катушка электромеханического устройства, работающего с замедлением при отпускании IZL_J_J
Обмотка минимального напряжения нф Катушка электромеханического устройства, работающего с замедлением при срабатывании и отпускании hl ' 1
Устройства коммутационные и контактные соединения (ГОСТ2.755-74)
Таблица 9.5
Наименование Обозн. Наименование Обозн.
Выключатель путевой: однополюсный ? Контакт электротеплового реле при разнесенном способе изображения ф
Выключатель кнопочный нажимной с замыкающим контактом Выключатель трехполюсный с автоматическим возвратом 1 1 1
1 1 1
Выключатель кнопочный нажимной с размыкающим контактом —$г~ Контакт для коммутации сильноточной цепи (контактора, пускателя) замыкающий
356
Электротехнический справочник
Коммутационные устройства и контактные соединения (ГОСТ2.755-87) Таблица 9.6
Наименование Обозн. Наименование Обозн.
Контакт коммутационного устройства. Общее обозначение: • замыкающий • размыкающий • переключающий Контакт концевого выключателя: • замыкающий • размыкающий ч
Выключатель ручной
Контакт замыкающий, с замедлением, действующим: • при срабатывании • при возврате • при срабатывании и возврате 1 Контакт контактного соединения:
разъемного: • штырь • гнездо —>
1 ) >—
Контакт размыкающий с замедлением, действующим: • при срабатывании • при возврате • при срабатывании и возврате разборного —о—
неразборного —•—
Соединение контактное разъемное —»—
Конта кт термореле Переключатель однополюсный многопозиционный (пример шестипозиционного) ИНН |+—
ГЛАВА 10
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ:
УСТРОЙСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
10.1. Выбор электродвигателя
Условия для выбора электродвигателя
Выбор одного из каталожных типов электродвигателей считается
правильным при соблюдении следующих условий:
♦ наиболее полное соответствие электродвигателя рабочей машине
(приводу) по механическим свойствам. Это означает, что электро-
двигатель должен обладать такой механической характеристикой,
при котором он мог бы сообщать приводу необходимые величины
скорости и ускорений как при работе, так и при пуске в ход;
♦ максимальное использование мощности электродвигателя в про-
цессе работы. Температура всех активных частей электродвига-
теля в наиболее тяжелых режимах работы должна максимально
приближаться к обусловленной по нормам температуре нагрева, но
не превосходить ее;
♦ соответствие электродвигателя приводу и условиям окружающей
среды по конструктивному исполнению;
♦ соответствие электродвигателя параметрам питающей его сети.
Для выбора электродвигателя необходимы следующие исходные дан-
ные:
♦ наименование и тип механизма;
♦ максимальная мощность на приводном валу механизма, если режим
работы продолжительный и нагрузка постоянна, а в остальных слу-
чаях — графики изменения мощности или момента сопротивления
в функции от времени;
♦ скорость вращения приводного вала механизма;
♦ способ сочленения механизма с валом электродвигателя (при нали-
чии передач указываются род передачи и передаточное число);
♦ величина момента при пуске, которую должен обеспечить электро-
двигатель на приводном валу механизма;
358
Электротехнический справочник
♦ пределы регулирования скорости приводимого механизма с указа-
нием верхнего и нижнего значений скоростей и соответствующих
им величин мощности и момента;
♦ характер и качество (плавность, ступенчатость) необходимой регу-
лировки скорости;
♦ частота пусков или включений привода в течение часа;
♦ характеристика окружающей среды.
Выбор электродвигателя на основе учета всех условий производится
по каталожным данным.
Н Примечание.
Для механизмов широкого применения выбор электродвигателя зна-
чительно упрощается за счет данных, содержащихся в соответ-
ствующей информации заводов-изготовителей, и сводится к уточ-
нению типа электродвигателя применительно к параметрам сети
и характеру окружающей среды.
Выбор электродвигателей по мощности
Выбор мощности электродвигателя должен производиться в соответствии
с характером нагрузок рабочей машины; Этот характер оценивают по:
♦ номинальному режиму работы;
♦ изменениям величины нагрузки.
Различают следующие режимы работы:
♦ продолжительный (длительный), когда рабочий период настолько
велик, что нагрев электродвигателя достигает своего установивше-
гося значения;
♦ кратковременный, когда длительность рабочего периода недоста-
точна для достижения электродвигателем температуры нагрева,
соответствующей данной нагрузке, а периоды остановки, наобо-
рот, достаточны для охлаждения электродвигателя до температуры
окружающей среды;
♦ повторно-кратковременный — с относительной продолжительно-
стью включения 15, 25, 40 и 60% при продолжительности одного
цикла не более 10 мин (например, у подъемных кранов, некоторых
станков, однопостовых сварочных двигателей-генераторов и т. п.).
По изменениям величины потребляемой мощности различаются сле-
дующие случаи:
♦ постоянная нагрузка, когда величина потребляемой мощности в
течение работы постоянна или имеет незначительные отклонения
от среднего значения, как, например, у центробежных насосов, вен-
тиляторов, компрессоров с постоянным расходом воздуха и т. п.;
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
359
♦ переменная нагрузка, когда величина потребляемой мощности
периодически меняется, как, например, у экскаваторов, кранов,
некоторых станков и т. п.;
♦ пульсирующая нагрузка, когда величина потребляемой мощности
меняется непрерывно, как, например, у поршневых насосов, щеко-
вых дробилок, грохотов и т. п.
Мощность электродвигателя должна удовлетворять условиям:
♦ нормального нагрева при работе;
♦ достаточной перегрузочной способности;
♦ достаточного пускового момента.
Все электродвигатели подразделяются на две основные группы:
♦ для длительного режима работы (без ограничения продолжитель-
ности включения);
♦ для повторно-кратковременного режима с продолжительностями
включения 15,25,40 и 60%.
Для первой группы в каталогах и паспортах указывается длительная
мощность, которую электродвигатель может развивать неограниченно
долго, для второй группы — мощность, которую электродвигатель может
развивать, работая с перерывами сколь угодно долгое время при опреде-
ленной продолжительности включения.
Внимание.
Правильно выбранным во всех случаях считается такой электродви-
гатель, который, работая с нагрузкой по графику, заданному рабо-
чей машиной, достигает полного допустимого нагрева всех своих
частей.
Выбор электродвигателей с так называемым «запасом по мощности»,
исходя из наибольшей возможной по графику нагрузки, ведет к недоис-
пользованию электродвигателя, а, следовательно, к увеличению капиталь-
ных затрат и эксплуатационных расходов за счет снижения коэффициен-
тов мощности и полезного действия. Чрезмерное увеличение мощности
электродвигателя может привести также к рывкам во время разгона.
10.2. Что можно узнать об электродвигателе,
зная его каталожные данные
Состав информации каталога
Каталоги асинхронных двигателей содержат данные для их выбора:
♦ типоразмер;
♦ номинальная мощность для режима S1 (длительный режим);
360
Электротехнический справочник
♦ скольжение, весогабаритные показатели, число полюсов, диаметры
вала (упомянуть по порядку);
♦ частота вращения при номинальной мощности;
♦ ток статора при номинальной мощности;
♦ коэффициент полезного действия при номинальной мощности;
♦ коэффициент мощности при номинальной мощности;
♦ кратность начального пускового тока, т. е. отношение начального
пускового тока к номинальному;
♦ кратность пусковой мощности, т. е. отношение полной мощности
при пуске к номинальной мощности;
♦ кратность начального пускового момента;
♦ кратности минимального момента;
♦ динамический момент инерции ротора.
Кроме этих данных, относящихся к номинальному или пусковому
режимам, в каталогах сообщаются более подробные данные об измене-
нии КПД и коэффициента мощности при изменении нагрузки на валу
электродвигателя. Эти данные приводятся в табличной или графической
форме. Пользуясь этими данными, можно рассчитать также ток статора
и скольжение при различных значениях нагрузки на валу.
В каталогах указываются также размеры, необходимые для установки
двигателя на объекте и присоединения его к питающей сети.
Система обозначений и примеры
На различных этапах создания, распределения, установки, эксплуата-
ции и ремонта двигателей требуется различная детальность описания.
Для большинства целей достаточна детализация на уровне типоразмера.
Каталожное описание типоразмера двигателей серий 4А и АИ содержит
признаки, обозначаемые максимально 24 символами.
И Пример.
4А160М4УЗ — асинхронный двигатель серии 4А, со степенью защиты
IP44, станина и щиты чугунные, высота оси вращения 160 мм, выпол-
нен в станине средней длины М, четырехполюсный, предназначен для
эксплуатации в умеренном климате, категория размещения 3.
4АА56В4СХУ1 — асинхронный двигатель серии 4А со степенью
защиты IP44, станина и щиты алюминиевые, высота оси вращения
56 мм, имеет длинный сердечник, четырехполюсный, сельскохозяй-
ственная модификация поусловиям окружающей среды, предназначен
для эксплуатации в умеренном климате, категория размещения 1.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
361
Номинальная мощность двигателя
8Н Определение.
Я Номинальной мощностью двигателя называют механическую
Я мощность на валу в режиме работы, для которого он предназначен
предприятием-изготовителем.
Ряд номинальных мощностей электродвигателей: 0,06; 0,09; 0,12; 0,18;
0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,7; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 37; 45; 55; 75;
90; ПО; 132; 160; 200; 250; 315; 400 кВт.
Ряд синхронных частот вращения асинхронных двигателей установ-
лен ГОСТ и при частоте сети 50 Гц имеет следующие значения: 500, 600,
750,1000, 1500 и 3000 об/мин.
Механические характеристики и пусковые свойства двигателя
Определение.
Я Механическая характеристика — это зависимость вращающего
В момента двигателя от его частоты вращения при неизменных
напряжении, частоте питающей сети и внешних сопротивлениях в
цепях обмоток двигателя.
Пусковые свойства характеризуются значениями пускового момента
Мп, минимального момента Mmin, максимального (критического) момента
Мкр, пускового тока 1п или пусковой мощности Рп или их кратностями.
8Н Определение.
Я Зависимость вращающего момента, отнесенного к номинальному
Я вращающему моменту, от скольжения называется относительной
механической характеристи-
кой электродвигателя.
Номинальный вращающий мо-
мент электродвигателя, Н/м, опреде-
ляется по формуле
Мном = 9550 • (PHJnH0M\
где Рном — номинальная мощность,
кВт; пном — номинальная частота
вращения, об/мин.
Разновидности механических
характеристик для различных моди-
фикаций асинхронных двигателей
показаны на рис. 10.1.
С повышенным пусковым
Рис. 10.1. Механические характеристики
асинхронных электродвигателей
с короткозамкнутым ротором
362
Электротехнический справочник
Рабочие характеристики электродвигателей
Рабочие характеристики — это зависимости подводимой мощности
Pj (тока в обмотке статора I, вращающего момента М, КПД, коэффици-
ента мощности cos ср и скольжения s) от полезной мощности двигателя Р2
при неизменных параметрах (напряжении на выводах обмотки статора,
частоте сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток двигателя).
Если такие зависимости отсутствуют, то значения КПД и cos ср могут
быть приближенно определены по рис. 10.2-10.4.
Скольжение электродвигателя приближенно может быть определено
по формуле:
$ = • (PJP ),
ном 2 V 2 ном'*
а линейный ток статора электродвигателя — по формуле:
Рис. 10.2. Типовые рабочие
характеристики асинхронных
электродвигателей
^камП coscp’
где I — ток статора, A; coscp — коэф-
фициент мощности; UHOM — номи-
нальное линейное напряжение, В;
П-КПД.
Частота вращения ротора элек-
тродвигателя определяется по фор-
муле:
п - пс (1 - $),
где пс — синхронная частота враще-
ния электродвигателя, об/мин.
Рис. 10.3. Коэффициент полезного
действия электродвигателя при
частичных нагрузках
Рис. 10.4. Коэффициент
мощности электродвигателя
при частичных нагрузках
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
363
В асинхронных двигателях применяются следующие способы охлаж-
дения:
♦ IC01 —двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилято-
ром, расположенным на валу двигателя;
♦ IC05 —двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с пристроен-
ным вентилятором, имеющим независимый привод;
♦ IC0041 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с есте-
ственным охлаждением;
♦ IC0141 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с наруж-
ным вентилятором, расположенным на валу двигателя;
♦ IC0541 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с пристро-
енным вентилятором, имеющим независимый привод.
На рис. 10.5 приведен общий вид закрытого обдуваемого электродви-
гателя.
Рис. 10.5. Закрытый обдуваемый электродвигатель (степень защиты IP44)
10.3. Монтаж и центровка электродвигателя
Основания для электродвигателей
Электродвигатель, доставленный к месту установки с завода-
изготовителя или со склада, где он хранился до монтажа, или из мастер-
ской после ревизии, устанавливается на подготовленное основание.
В качестве оснований для электродвигателей применяют:
♦ литые чугунные или стальные плиты;
♦ сварные металлические рамы;
♦ кронштейны, салазки и т. д.
364
Электротехнический справочник
Плиты, рамы или салазки выверяются по осям и в горизонтальной
плоскости, а затем закрепляются на бетонных фундаментах, перекры-
тиях и т. п. при помощи фундаментных болтов, которые заделываются в
заготовленные отверстия. Эти отверстия обычно оставляют при бетони-
ровании фундаментов, закладывая заблаговременно в соответствующих
местах деревянные пробки.
Отверстия небольшой глубины могут быть также пробиты в готовых
бетонных основаниях при помощи электро- и пневмомолотков, осна-
щенных высокопроизводительными инструментами с наконечниками
из твердых сплавов.
Отверстия в плите или раме для закрепления электродвигателя обычно
выполняются на заводе-изготовителе, который поставляет общую плиту
или раму для электродвигателя и приводимого им механизма.
О Примечание.
В случае, если отверстия для электродвигателя отсутствуют,
на месте монтажа производится разметка основания и сверление
отверстий.
Центровка электродвигателей
Для удобства центровки электродвигателя толщина подкладок должна
предусматриваться в пределах 2-5 мм. Подъем электродвигателей на
фундаменты выполняется кранами, талями, дрбедками и другими меха-
низмами. Подъем электродвигателей весом до 80 кг при отсутствии меха-
низмов может выполняться вручную с применением настилов и других
устройств.
Установленный на основание электродвигатель центрируется пред-
варительно с грубой подгонкой по осям и в горизонтальной плоскости.
Окончательная выверка производится при сопряжении валов.
Электродвигатель, установленный на опорную конструкцию, центри-
руется относительно вала вращаемого им механизма. Способы центровки
бывают различные в зависимости от типа передачи.
0 Внимание.
От точности выверки зависит надежность работы электродвига-
теля и главным образом его подшипников.
Центровка двигателя с механизмом необходима для достижения
такого взаимного положения валов двигателя и механизма, при котором
величины зазоров между полумуфтами будут равны. Это достигается
путем передвижения двигателя на небольшие расстояния в горизонталь-
ной и вертикальной плоскостях.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
365
Перед центровкой производится проверка прочности посадки полу-
муфт на валы путем обстукивания полумуфты при одновременном ощу-
пывании рукой стыка полумуфты с валом.
Центровка производится в два приема:
♦ предварительная — с помощью линейки или стального угольника;
♦ окончательная — по центровочным скобам.
Предварительная центровка ведется путем проверки отсутствия про-
света между ребром приложенной линейки (стального угольника) и
образующими обеих полумуфт. Такая проверка выполняется в четырех
местах: вверху, внизу, справа и слева (рис. 10.6).
И Совет.
Во всех случаях при центровке нужно обращать внимание на то,
чтобы количество отдельных прокладок под лапами электродвига-
телей было как можно меньше. Тонких прокладок толщиной 0,5-0,8 мм
желательно применять не более 3-4 шт.
Если по условиям центровки прокладок оказывается больше, то их
заменяют общей прокладкой большей толщины. Большое количество
прокладок, и тем более из тонких листов, не обеспечивает надежного
закрепления электродвигателя и может вызвать нарушение центровки.
Это представляет неудобство и при последующих ремонтах и центровках
во время эксплуатации.
Рис. 10.6. Выверка валов при ременной и клиноременной передачах с помощью:
а — выверочной линейки; б—скоб и струны; в — шнурка; г — при шкивах разной ширины
366
Электротехнический справочник
Монтаж двигателей с фазным ротором
Монтаж асинхронных электродвигателей с фазным ротором произ-
водится аналогично монтажу электродвигателей с короткозамкнутым
ротором, но при этом дополнительно выполняются работы по монтажу
пусковых реостатов, проверке щеток и механизма подъемных щеток.
Схема соединения обмоток и включения в сеть асинхронного электро-
двигателя с фазным ротором показана на рис. 10.7.
Концы С4 С5 С6
фазных обмоток Г Г ?
Начало Г Г Г
фазных обмоток *С1 ТС2 тСЗ
Рис. 10.7. Схема соединения обмоток и включения в сеть
асинхронного электродвигателя с фазным ротором
Монтаж пускового реостата
Перед монтажом пускового реостата производится проверка надеж-
ности контактов отдельных выводов путем подтяжки крепящих гаек и
проверки прозвонкой целости всех цепей. После этого замеряется вели-
чина сопротивления изоляции.
0 Внимание.
Если величина сопротивления изоляции меньше 1 МОм, устанавлива-
ется причина ее понижения путем проверки целости изоляционных
деталей и отсутствия касания выводных концов о корпус.
Причины понижения величины сопротивления изоляции:
♦ отсыревание изолирующей плиты, на которой расположены непод-
вижные контакты;
♦ нарушение изоляции траверсы подвижных контактов.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
367
При необходимости производится сушка указанных изолирующих
деталей в сушильном шкафу или при помощи электрических ламп нака-
ливания.
Подготовленный к монтажу пусковой реостат устанавливают на месте,
указанном в проекте. Для удобства эксплуатации реостаты располагают
вблизи пусковой аппаратуры и таким образом, чтобы было видно, как
происходит разворот электродвигателя и механизма.
Расстояние от пола или площадки обслуживания до рукоятки рео-
стата принимается 800-1000 мм. Для лучшего охлаждения оставляется
зазор в 50-100 мм между реостатом и полом и т. п.
Корпус реостата заземляется. В реостат с масляным охлажде-
нием заливается трансформаторное масло до установленного уровня.
Электрическая прочность заливаемого масла не нормируется, но обычно
используется сухое масло.
Проверка контактных колец и обмотки ротора
Перед монтажом (или при разборке электродвигателя с фазным рото-
ром, если она производится) проверяется состояние:
♦ обмотки ротора;
♦ выводных концов от нее;
♦ контактных колец и щеток.
Проверяется надежность контактов, к которым крепятся выводные
концы и токоподводы к щеткам, с проверкой мегаомметром сопротивле-
ния изоляции и целости (отсутствие обрыва) цепи.
0 Внимание.
Величина сопротивления изоляции обмоток ротора и колец не
должна быть ниже 0,5 МОм.
Если величина сопротивления изоляции меньше указанной, то уста-
навливается причина ее понижения, проверяется отдельно сопротивле-
ние изоляции обмоток и каждого кольца. Причиной понижения изоля-
ции может быть отсыревание изоляции обмоток или колец. В этом случае
производится сушка изоляции. Иногда сушкой не удается добиться улуч-
шения состояния изоляции колец из-за повреждения изоляции. В этом
случае снимаются кольца и устраняются причины, снизившие сопротив-
ление изоляции.
368
Электротехнический справочник
10.4. Первый пуск электродвигателя
Первый пробный пуск двигателя производится поле окончания всех
его испытаний и при их положительных результатах.
Пуск двигателя производится наладчиками в присутствии предста-
вителя электромонтажной организации. При этом пускаются несколько
электродвигателей, входящих в одну электроустановку.
Перед пуском двигатель должен быть подготовлен, и пуск проведен с
осторожностью.
Необходимо проверить:
♦ комплектность двигателя;
♦ состояние передачи от двигателя к механизму;
♦ наличие кожуха передачи и кожуха вентилятора двигателя;
♦ наличие смазки в подшипниках;
♦ устройство заземления.
0 Внимание.
Все виды защит двигателя должны быть испытаны и поставлены на
минимальные уставки.
Перед пробным пуском двигателя нужно провернуть его и проверить .
свободный ход. На случай отказа схемы управления двигателем при его
отключении необходимо предусмотреть аварийное снятие напряжения
ближайшим рубильником или автоматам.
При двигателе большой мощности или протяженном механизме необ-
ходимо расставить наблюдающих за работой двигателя и механизма.
Сначала двигатель пускается на 1-2 с. При этом проверяется направ-
ление вращения, работа механической части и поведение механизма.
При нормальном первом включении двигатель включается до разгона
на полные обороты. При этом следят за током нагрузки по амперметру и
по поведению двигателя, за состоянием защиты, работой щеток при их
наличии, по звуку определяют, нет ли касания вращающихся частей за
неподвижные, нет ли вибрации, нагрева подшипников.
При всех замеченных неполадках двигатель немедленно отключается
без предупреждения.
При удовлетворительных результатах пробных пусков двигатель
включается на более продолжительное время на обкатку. При этом про-
веряют нагрев подшипников, обмоток, стали магнитопровода.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
369
10.5. Пуск двигателя с фазным ротором
Пусковые свойства асинхронного двигателя зависят от особенностей
его конструкции, в частности от устройства ротора.
В Примечание.
Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом
машины, связанным с переходом ротора из состояния покоя в состоя-
ние равномерного вращения, при котором момент двигателя уравно-
вешивает момент сил сопротивления на валу машины.
При пуске асинхронного двигателя имеет место повышенное потребле-
ние электрической энергии из питающей сети, затрачиваемое не только
на преодоление приложенного к валу тормозного момента и покрытие
потерь в самой асинхронном двигателе, но и на сообщение движущимся
звеньям производственного агрегата определенной кинетической энер-
гии. Поэтому при пуске асинхронный двигатель должен развить повы-
шенный вращающий момент.
Для асинхронного двигателя с фазным ротором начальный пуско-
вой момент, соответствующий скольжению sn=l, зависит от активных
сопротивлений регулируемых резисторов, введенных в цепь ротора
(рис. 10.8).
Так, при замкнутых контактах ускорения У1, У2, т. е. при пуске асин-
хронного двигателя с замкнутыми накоротко контактными кольцами,
начальный пусковой момент МП1 имеет величину (0,5~1,0)Мном.
Начальный пусковой ток 1п имеет величину (4,5—7)1НОМ и более.
Рис. 10.8. Пуск трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором-
а — графики зависимости вращающего момента двигателя с фазным ротором от скольжения
при различных активных сопротивлениях резисторов в цепи ротора (цифры 1,2,3 —
это различные сопротивления в цепи ротора); б — схема включения резисторов
и замыкающих контактов ускорения в цепь ротора
АВС
б
370
Электротехнический справочник
Малый начальный пусковой момент асинхронного электродвигателя
с фазным ротором может оказаться недостаточным для приведения в
действие производственного агрегата и последующего его ускорения.
Значительный пусковой ток вызовет повышенный нагрев обмоток
двигателя, что ограничивает частоту его включений, а в маломощных сетях
приводит к нежелательному для работы других приемников временному
понижению напряжения. Эти обстоятельства могут явиться причиной,
исключающей использование асинхронных двигателей с фазным ротором
с большим пусковым током для привода рабочих механизмов.
Введение в цепь ротора двигателя регулируемых резисторов, называе-
мых пусковыми, не только снижает начальный пусковой ток, но одновре-
менно увеличивает начальный пусковой момент, который может достиг-
нуть максимального вращающего момента Мтах (рис. 10.8, а, кривая 3),
если критическое скольжение двигателя с фазным ротором
SKp = (R2. + Rff)/(X1+X2^l,
где Rff — активное сопротивление резистора, находящегося в фазе
обмотки ротора двигателя, приведенное к фазе обмотки статора.
D Примечание.
Дальнейшее увеличение активного сопротивления пускового резистора
нецелесообразно, так как оно приводит к ослаблению начального пуско-
вого момента и выходу точки максимального вращающего момента в
область скольжения s > 1, что исключает возможность разгона ротора.
Необходимое активное сопротивление резисторов для пуска двига-
теля с фазным ротором определяют, исходя из требований пуска, кото-
рый может быть:
♦ легким, когда Мп = (0,1 - 0,4)МВДЛ(;
♦ нормальным, если Мп составляет (0,5-0,75)Мном;
♦ тяжелым — при Мп > Мном.
Для поддержания достаточно большого вращающего момента двига-
телем с фазным ротором в процессе разгона производственного агрегата
с целью сокращения длительности переходного процесса и снижения
нагрева двигателя необходимо постепенно уменьшать активное сопро-
тивление пусковых резисторов.
Допустимое изменение момента в процессе разгона M(t) определяется
электрическими и механическими условиями, лимитирующими пиковый
предел момента М > 0,85Ммах, момент переключения М2» Мс (рис. 10.9),
а также ускорение.
Переключение пусковых резисторов обеспечено поочередным вклю-
чением контакторов ускорения Ур У2, соответственно, в моменты вре-
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
371
Рис. 10.9. Пусковые характеристики
трехфазного асинхронного двигателя
с фазным ротором
мени tv отсчитываемые с момента
пуска двигателя, когда в процессе раз-
гона вращающий момент М становится
равным моменту переключения М2.
Благодаря этому на протяжении всего
пуска все пиковые моменты получа-
ются одинаковыми, а все моменты
переключения равны между собой.
Поскольку вращающий момент и
ток асинхронного двигателя с фазным
ротором взаимно связаны, то можно
при разгоне ротора установить:
♦ пиковый предел тока
1^\,5-2,5)1^
♦ ток переключения 12, который должен обеспечить момент переклю-
чения М2 > Мс.
Отключение асинхронных двигателей с фазным ротором от питаю-
щей сети всегда выполняют при цепи ротора, замкнутой накоротко, во
избежание появления перенапряжений в фазах обмотки статора, кото-
рые могут превысить номинальное напряжение этих фаз в 3-4 раза, если
цепь ротора в момент отключения двигателя окажется разомкнутой.
10.6. Измерение вибрации электродвигателей
Причины возникновения вибрации
Величина вибрации измеряется на всех подшипниках электродви-
гателей в горизонтально-поперечном (перпендикулярно оси вала),
горизонтально-осевом и вертикальном направлениях.
Измерение вибрации производится:
♦ в двух первых направлениях — на уровне оси вала;
♦ в вертикальном направлении — в наивысшей точке подшипника.
Вибрация электродвигателей измеряется виброметрами. Повышенная
вибрация, чаще всего, может быть вызвана электромагнитными или
механическими причинами.
Электромагнитные причины возникновения вибрации электродви-
гателей:
♦ неправильное выполнение соединений отдельных частей или фаз
обмоток;
♦ недостаточная жесткость корпуса статора, вследствие чего активная
часть якоря притягивается к полюсам индуктора и вибрирует;
♦ замыкания различного вида в обмотках электродвигателей;
372
Электротехнический справочник
♦ обрывы одной или нескольких параллельных ветвей обмоток;
♦ неравномерный воздушный зазор между статором и ротором.
Механические причины вибрации электродвигателей:
♦ неправильная центровка электродвигателя с рабочей машиной;
♦ неисправности в соединительной муфте;
♦ искривление вала;
♦ неуравновешенность вращающихся частей электродвигателя или
рабочей машины;
♦ ослабление крепления или посадки вращающихся частей.
Технические характеристики виброметров
Малогабаритный виброметр марки «К1» (рис. 10.10) предназначен
для проведения измерения вибрации в размерности виброскорости
(мм/с) в стандартном диапазоне частот от 10 до 1000 Гц. Прибор может
быть использован неквалифицированным персоналом.
Преимуществами виброметра К1 являются:
♦ яркий экран, допускающий работу в широком диапазоне темпера-
тур, до -20 °C;
♦ малые габариты и вес;
♦ возможность длительной работы от встроенных аккумуляторов.
Малогабаритный виброметр марки «Vibro Vision» предназначен для
контроля уровня вибрации.и экспресс-диагностики дефектов вращаю-
щегося оборудования. Позволяет измерять общий уровень вибрации
(среднеквадратичное значение, пик, размах), оперативно диагностиро-
вать состояние подшипников качения.
Виброметр регистрирует сигналы в размерности виброускорения,
виброскорости, виброперемещения при помощи встроенного или внеш-
Рис. 10.10. Внешний вид
виброметра К1
него датчика. При помощи встроенного
вибродатчика виброметр наиболее удобен
для простых и оперативных измерений.
При использовании внешнего датчика,
устанавливаемого на контролируемом обору-
довании при помощи магнита или с использо-
ванием щупа, можно проводить более слож-
ные измерения. Дополнительными функци-
ями виброметра «Vibro Vision» являются:
♦ определение состояния подшипников
качения на основе расчета эксцесса
виброускорения;
♦ простейший анализатор вибросигна-
лов.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
373
Прибор позволяет оценивать форму вибросигнала (256 отсчетов) и
анализировать спектр вибросигнала (100 линий). Это позволяет «на
месте» диагностировать такие дефекты, как небаланс, расцентровку.
10.7. Устранение вибрации электродвигателя
Методика поиска внешних причин вибрации
0 Внимание.
Вибрация электродвигателя, превышающая норму, должна быть
устранена.
Не отключая двигателя, следует проверить, не являются ли причиной
вибрации:
♦ слабое крепление двигателя;
♦ нарушение и разрушение сварки элементов фундаментной рамы;
♦ разрушение бетона фундамента. Для этого на ощупь определяют и
сравнивают вибрацию лап электродвигателя или стульев его под-
шипников, болтов, крепящих электродвигатель, и рамы вблизи
лап.
0 Примечание.
При недостаточной затяжке болта вибрирует только лапа двига-
теля, о болт не вибрирует или вибрирует незначительно.
Лучше всего разницу в вибрации можно заметить, приложив палец на
стык двух сопрягаемых деталей, в данном случае на стык болта и лапы.
При нарушении прочного сопряжения между ними вибрация вызывает
перемещение одной детали относительно другой, и палец легко обнару-
жит это.
Если вибрирует и болт, то указанным способом проверяется, нет ли
разницы в вибрации:
♦ на стыке между лапой и рамой;
♦ между верхней полкой и вертикальной частью рамы;
♦ между ребром жесткости и верхней и нижней полками;
♦ между нижней полкой рамы и фундаментами и т. д.
D Примечание.
Иногда нарушение прочного сопряжения между деталями обнаружива-
ется по появлению мелких пузырей, а при сильной вибрации — и мел-
ких брызг масла в месте стыка.
При обнаружении дефекта в сопряжении между рамой и фундамен-
том, появляющегося чаще всего из-за разъедания бетона маслом, весь
374
Электротехнический справочник
пропитанный бетон, в том числе и пока сохранивший прочность, дол-
жен быть удален и заменен свежим. На время схватывания бетона агрегат
должен быть остановлен.
Методика поиска внутренних причин вибрации
Если дефектов в фундаменте, раме, креплении электродвигателя и его
торцовых крышек, креплении приводимого механизма не обнаружено,
следует рассоединить муфту между электродвигателем и механизмом,
запустить электродвигатель в работу на холостом ходу.
Если в момент пуска и на холостом ходу электродвигатель работает
без вибрации, то причину вибрации следует искать:
♦ в нарушении центровки;
♦ износе пальцев или самих полумуфт;
♦ в появлении небаланса в приводимом механизме.
Если электродвигатель вибрирует и на холостом ходу, то причина
вибрации находится в самом электродвигателе. В этом случае следует
проверить, не исчезает ли вибрация сразу после отключения электро-
двигателя от сети.
И Примечание.
Исчезновение вибрации сразу после отключения от сети указывает на
наличие неравномерного зазора между ротором и статором.
Для устранения вибрации, вызванной неравномерным зазором, сле-
дует принять меры к его выравниванию.
Сильная вибрация электродвигателя при пуске на холостом ходу
указывает на неравномерный зазор или на обрыв стержня в обмотке
ротора. Если зазор равномерен, то причина вибрации только в обрыве
стержня ротора. Вибрация в этом случае устраняется путем ремонта
обмотки ротора.
Если вибрация электродвигателя, отсоединенного от механизма, после
отключения от сети пропадает не сразу, а снижается по мере снижения
числа оборотов, то причина вибрации — в небалансе ротора из-за неу-
равновешенности полумуфты, изгиба или появления трещины на валу,
смещения обмотки, отрыва бочки ротора от вала. В этом случае полезно
снять полумуфту и электродвигатель запустить без нее.
Нормальная работа электродвигателя указывает на небаланс полу-
муфты. Такую полумуфту необходимо установить на оправку и проточить
по всей наружной поверхности на токарном станке. Если и после снятия
полумуфты вибрация осталась, ротор должен быть вынут и проверен на
отсутствие дефектов на валу и в креплении на нем роторной бочки. При
отсутствии дефектов ротор должен быть подвергнут динамической балан-
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
375
сировке на станке. Статическая балансировка ротора на ножах в данном
случае не поможет, поэтому производить ее не следует.
Повышенные зазоры в подшипниках скольжения сами по себе вибра-
цию не вызывают. Если нет других причин вибрации, то и при больших
зазорах электродвигатель, особенно на холостом ходу, будет работать
нормально. Но если появятся другие причины вибрации, то величина
ее при больших зазорах будет значительно выше, чем при допустимых
зазорах.
D Примечание.
Если электродвигатель вибрирует только под нагрузкой и опреде-
лить причину вибрации не удается, следует принять меры к умень-
шению зазора в подшипниках путем их перезаливки.
Вибрация электродвигателя по причине дефектности подшипников
качения обнаруживается легко. Дефектный подшипник сильно шумит,
греется. Его необходимо заменить и только потом продолжить выясне-
ние причины вибрации, если она осталась.
Дефектами соединительной муфты, вызывающими вибрацию, явля-
ются неуравновешенность полумуфт, несоосность отверстий в полу-
муфтах более чем на 1 мм, неодинаковость веса пальцев, неравномерный
износ их или износ мягких шайб до такой степени, что пальцы касаются
сталью отверстий в полу муфтах.
Все пальцы должны быть взвешены. Если есть разница в весе, то каж-
дые два пальца, имеющие одинаковый вес, устанавливаются в противо-
положные отверстия полумуфт. Все сработавшиеся пальцы должны быть
восстановлены заменой кожи или резины. Полумуфты, имеющие несоо-
сность отверстий, должны быть заменены.
10.8. Схемы присоединения
асинхронных электродвигателей к сети
Схемы присоединения односкоростных асинхронных
электродвигателей с короткозамкнутым ротором
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором до
11 кВт включительно имеют три выводных конца во вводном устройстве
и зажим заземления. Обмотки этих двигателей соединены в звезду или
треугольник и предназначены для включения на одно из стандартных
напряжений.
Двигатели мощностью от 15 до 400 кВт имеют шесть выводных кон-
цов во вводном устройстве и зажим заземления. Эти двигатели могут
376
Электротехнический справочник
Рис. 10.11. Схемы включения
односкоростного двигателя на
напряжения 220/380 или 380/660 В:
а—звезда (высшее напряжение);
б—треугольник (низшее напряжение)
включаться на напряжения 220/380 или
380/660 В. Схемы включения обмоток
показаны на рис. 10.11.
Схемы присоединения многоскоростных
асинхронных электродвигателей
с короткозамкнутым ротором
Многоскоростные асинхронные электро-
двигатели отличаются от односкоростных
только обмотками статора и пазами ротора.
Число частот вращения может быть две,
три или четыре. Например, в серии 4А предусмотрены многоскоростные
двигатели со следующими соотношениями частот вращения: 3000/1500,
1500/1000, 1500/750, 1000/500, 1000/750, 3000/1500/1000, 3000/1500/750,
1500/1000/750, 3000/1500/1000/750,1500/1000/750/500 об/мин.
Схемы соединений обмоток двухскоростных двигателей показаны на
рис. 10.12 и 10.13, схемы присоединения четырехскоростных двигате-
лей — на рис. 10.14.
Двухскоростные двигатели имеют одну полюсопереключаемую
обмотку с шестью выводными концами. Обмотка двигателей с соотно-
шением частот вращения 1:2 выполняется по схеме Даландера и соеди-
няется:
♦ в треугольник (д) при низшей частоте вращения;
♦ в двойную звезду (аа) при высшей частоте вращения.
Рис. 10.12. Схемы соединений обмоток двухскоростных двигателей:
а — А/АА. Низшая скорость —A: IB, 2В, ЗВ — свободны, на 1Н, 2Н, ЗН подается напряжение.
Высшая скорость — А А. 7 Н, 2Н, ЗН — замкнуты между собой, на 1 В, 2 В, ЗВ подается напряжение;
б — А/АА с дополнительной обмоткой. Низшая скорость — АА с дополнительной обмоткой
1 В, 2В, ЗВ—замкнуты между собой: на 1Н, 2Н, ЗН подается напряжение.
Высшая скорость — А: Ш, 2Н, ЗН — свободны, на 7 В, 2В, ЗВ подается напряжение;
в — А А А. Низшая скорость: 1 В, 2 В, ЗВ — свободны, на 1Н, 2Н, ЗН подается напряжение. Высшая
скорость: 1Н, 2Н, ЗН—свободны, на 7 В, 2В, ЗВ подается напряжение.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
377
НС2 д АА
Низшая Низшая
9 <? ? с^—о—о
ВС1 <ВС2 C1I C2I C3I С1 С2 СЗ
У Сеть Сеть
ООО С1 С2 СЗ С11С21С31
НС1 вез нсз Высшая Высшая
Низшая ААА ВС1 ВС2 ВСЗ ООО Сеть А А А НС1 НС2 НСЗ Высшая ААА ВС1 ВС2 ВСЗ ? ? ? Сеть ООО НС1 НС2 НСЗ
б
а
ВС1 АА Низшая , Сеть Д Низшая ООО С1 £2 СЗ Сеть
НС1 НС2
ВСЗ > ВС2 О 0"1 о С1 С2 СЗ С11С21С31
Высшая Высшая
НСЗ
Рис. 10.13. Схема присоединений двухскоростных двигателей
с соотношением скоростей 2:3 и 3:4:
а — Д/А А без дополнительной обмотки; б — &/ХХ с дополнительной обмоткой в — ААА/А А А
8С1 4СЗ 8СЗ
2р = 4 ,
4С1 4С2 4СЗ
Сеть
о < о
8С1 8С2 8СЗ
2р = 8
4С1 4С2 4СЗ
ООО
Сеть
1 1 1
8С1 8С2 8СЗ
2р = 6
6С1 6С2 6СЗ
1-М
Сеть
о о о
12С1 12С2 12СЗ
2р = 12
6С1 6С2 6СЗ
ООО
Сеть
1 1 1
12С1 12С2 12СЗ
Рис. 10.14. Схема присоединений четырехскоростных двигателей
Обмотки двухскоростных двигателей с соотношением частот враще-
ния 2:3 и 3:4 соединяются:
♦ либо в тройную звезду;
♦ либо в треугольник — двойную звезду без дополнительной обмотки
или с дополнительной обмоткой.
Трехскоростные двигатели имеют две независимые обмотки, одна из
которых выполняется по схеме Даландера и соединяется по схеме Д/АА.
Число выводных концов трехскоростного двигателя — девять.
378
Электротехнический справочник
Четырехскоростные двигатели имеют две полюсопереключаемые
независимые обмотки, выполненные по схеме Даландера, с 12 выво-
дными концами. При включении в сеть одной из обмоток вторая обмотка
остается свободной.
10.9. Определение начала и концы фаз
обмотки асинхронного двигателя
Напряжения сети и схемы статорных обмоток электродвигателя
Если в паспорте электродвигателя указано, например, 220/380 В, это
означает, что электродвигатель может быть включен:
♦ в сеть 220 В (схема соединения обмоток — треугольник);
♦ в сеть 380 В (схема соединения обмоток — звезда).
Статорные обмотки асинхронного электродвигателя имеют шесть
концов.
По ГОСТу обмотки асинхронного двигателя (рис. 10.15) имеют сле-
дующие обозначения:
♦ I фаза — С1 (начало), С4 (конец);
♦ II фаза — С2 (начало), С5 (конец);
♦ III фаза — СЗ (начало), С6 (конец).
Если в сети напряжения равно 380 В, то обмотки статора двигателя
должны быть соединены по схеме «звезда». В общую точку собраны
или все начала (Cl, С2, СЗ), или все концы (С4, С5, С6). Напряжение
Рис. 10.15. Схема подключения обмоток асинхронного двигателя:
а — в звезду; б — в треугольник; в — исполнение схем «звезда»
и «треугольник» на доске зажимов
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
379
380 В приложено между концами обмоток АВ, ВС, СА. На каждой фазе,
то есть между точками 0 и А, 0 и В, 0 и С, напряжение будет в 73 раз
меньше: 380/73=220 В.
Если в сети напряжение 220 В (при системе напряжений 220/127 В, что
в настоящее время, не встречается) обмотки статора двигателя должны
быть соединены по схеме «треугольник».
В точках А, В и С соединяются начало (Н) предыдущей с концом (К)
последующей обмотки и с фазой сети (рис. 10.15, б). Если предположить,
что между точками А и В включена I фаза, между точками В и С — II, а
между точками С и А — III фаза, то при схеме «треугольник» соединены:
начало I (С1) с концом III (С6), начало II (С2) с концом I (С4) и начало III
(СЗ) с концом II (С5).
У некоторых двигателей концы фаз обмотки выведены на доску зажи-
мов. По ГОСТу, начала и концы обмоток выводят в том порядке, как эго
показано на рис. 10.15, в.
Если теперь необходимо соединить обмотки двигателя по схеме
«звезда», зажимы, на которые выведены концы (или начала), замыкают
между собой, а к зажимам двигателя, на которые выведены начала (или
концы), присоединяют фазы сети.
При соединении обмоток двигателя в «треугольник» соединяют
зажимы по вертикали попарно и к перемычкам присоединяют фазы сети.
Вертикальные перемычки соединяют начало I с концом III фазы, начало
II с концом I фазы и начало III с концом II фазы.
Определение согласованных выводов (начал и концов)
фаз статорной обмотки
На выводах статорных обмоток двигателя обычно имеются стандарт-
ные обозначения на металлических обжимающих кольцах. Однако эти
обжимающие кольца теряются и
возникает необходимость опреде-
лить согласованные выводы. Это
выполняют в такой последователь-
ности.
Сначала при помощи кон-
трольной лампы определяют
пары выводов, принадлежащих
отдельным фазным обмоткам
(рис. 10.16).
К зажиму сети 2 подключают
один из шести выводов статорной
обмотки двигателя, а к другому
Рис. 10.16. Определение фазных обмоток
при помощи контрольной лампы
380
Электротехнический справочник
зажиму сети 3 подключают один конец контрольной лампы. Другим кон-
цом контрольной лампы поочередно касаются каждого из остальных
пяти выводов статорных обмоток до тех пор, пока лампа не загорится.
0 Примечание.
Если лампа загорелась, значит, два вывода, присоединенные к сети,
принадлежат одной фазе. Необходимо следить при этом, чтобы
выводы обмоток не замыкались друг с другом.
Каждую пару выводов помечают (например, завязав ее узелком).
Определив фазы статорной обмотки, приступают ко второй части
работы — определению согласованных выводов или «начал» и «концов».
Эта часть работы может быть выполнена двумя способами.
1. Способ трансформации. В одну из фаз включают контрольную
лампу. Две другие фазы соединяют последовательно и включают в сеть
на фазное напряжение.
Если эти две фазы оказались включенными так, что и точке 0 услов-
ный «конец» одной фазы соединен с условным «началом» другой
(рис. 10.17, а), то магнитный ноток £Ф пересекает третью обмотку и
индуктирует в ней ЭДС.
Лампа укажет наличие ЭДС небольшим накалом. Если накал незаме-
тен, то следует применить в качестве индикатора вольтметр со шкалой
до 30-60 В.
Рис. 10.17. Определение начал и концов в фазных обмотках двигателя
методом трансформации:
а — две фазы оказались включенными так, что и точке 0 условный «конец»
одной фазы соединен с условным «началом» другой;
б — в точке 0 встретились условные «концы» обмоток;
в — схема для определения согласованных выводов третьей обмотки
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
381 ,
Если в точке 0 встретятся, например, условные «концы» обмоток
(рис. 10.17, б), то магнитные потоки обмоток будут направлены противо-
положно друг другу. Суммарный поток будет близок к нулю, и лампа не
даст накала (вольтметр покажет 0). В данном случае выводы, принадле-
жащие какой-либо из фаз, следует поменять местами и включить снова.
Если накал у лампы есть (или вольтметр показывает некоторое напря-
жение), то концы следует пометить. На одни из выводов, которые встре-
тились в общей точке 0, надевают бирку с пометкой Н1 (начало I фазы),
а на другой вывод — КЗ (или К2).
Бирки К1 и НЗ (или Н2) надевают па выводы, находящиеся в общих
узелках (завязанных при выполнении первой части работы) с Н1 и КЗ
соответственно.
Для определения согласованных выводов третьей обмотки собирают
схему, представленную на рис. 10.17, в. Лампу включают в одну из фаз с
уже обозначенными выводами.
2. Способ подбора фаз. Этот способ определения согласованных
выводов (начал и концов) фаз статорной обмотки можно использовать
для двигателей небольшой мощности — до 3-5 кВт (рис. 10.18).
После того как определены выводы отдельных фаз, их наугад сое-
диняют в звезду (по одному выводу от фазы подключают к сети, а по
одному — соединяют в общую точку) и включают двигатель в сеть. Если
в общую точку попали все условные «начала» или все «концы», то двига-
тель будет работать нормально.
Но если одна из фаз (III) оказалась «перевернутой» (рис. 10.18, о), то
двигатель сильно гудит, хотя и может вращаться (но легко может быть
заторможен). В этом случае выводы любой из обмоток наугад (напри-
мер, I) следует поменять местами (рис. 10.18, б).
Если двигатель опять гудит и плохо работает, то фазу следует снова
включить, как прежде (как в схеме я), но повернуть другую фазу — III
(рис. 10.18, в).
Рис. 70.78. Определение «начал» и «концов» обмотки
методом подбора схемы «звезда»:
а — шаг первый; б — шаг второй; в — шаг третий
382
Электротехнический справочник
Если двигатель и после этого гудит, то эту фазу следует также поста-
вить по-прежнему, а повернуть следующую фазу — II.
Когда двигатель станет работать нормально (рис. 10.18, в), все три
вывода, которые соединены в общую точку, следует пометить одинаково,
например, «концами», а противоположные — «началами». После этого
можно собирать рабочую схему, указанную в паспорте двигателя.
10.10. Включение трехфазного электродвигателя
в однофазную сеть без перемотки
Трехфазный асинхронный двигатель может работать от однофазной
сети:
♦ как однофазный с пусковым элементом;
♦ как однофазный конденсаторный с постоянно включенной рабочей
емкостью.
Применение двигателя в качестве конденсаторного предпочтительнее.
Схемы включения в однофазную сеть трехфазных двигателей с тремя
выводами показаны на рис. 10.19, с шестью выводами на рис. 10.20.
Рис. 10.19. Схемы включения в однофазную сеть трехфазных двигателей
с тремя выводами:
а — схема с пусковым сопротивлением; б, в — схемы с рабочей емкостью
Рис. 10.20. Схемы включения в однофазную сеть трехфазных двигателей
с шестью выводами:
а — схема с Пусковым сопротивлением; б, в — схемы с рабочей емкостью
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
383
Если принять за 100 % мощность трехфазного двигателя, обозначен-
ную на его щитке, то:
♦ при однофазном включении двигатель может развить 50-70 % этой
мощности;
♦ при использовании в качестве конденсаторного двигатель может
развить 70-85 % и более.
В Примечание.
Существенное преимущество конденсаторного двигателя заключа-
ется в том, что отсутствует специальное пусковое устройство,
которое необходимо при однофазной схеме для отключения пусковой
обмотки после разгона двигателя.
।
Схему включения на рис. 10.19 и рис. 10.20 надо выбирать с учетом
напряжения сети и номинального напряжения двигателя. Например, при
трех выведенных концах обмотки статора (рис. 10.19) двигатель может
быть использован в сети, напряжение которой равно номинальному
напряжению двигателя.
При шести выводных концах обмотки двигатель имеет два номиналь-
ных напряжения: 127/220 В, 220/380 В.
Если напряжение сети равно большему номинальному напряжению
двигателя, т. е. Uc = 220 В при номинальном напряжении 127/220 В или
Uc = 380 В при номинальном напряжении 220/380 Вит. д., то надо поль-
зоваться схемами, приведенными на рис. 10.19, а, б.
При напряжении сети равно меньшему номинальному напряжению
двигателя, следует применять схему, показанную на рис. 10.19, в.
0 Совет.
В этом случае при однофазном включении значительно уменьшается
мощность двигателя, поэтому целесообразно применять схемы с
рабочей емкостью.
Рабочая емкость Ср (мкФ) для каждой схемы должна иметь определен-
ное значение и может быть подсчитана, исходя из напряжения однофаз-
ной сети Uc и номинального тока I# в фазе трехфазного двигателя:
Cp = kyUc,
где к — коэффициент, зависящий от схемы включения.
При частоте 50 Гц можно принять для схем:
♦ по рис. 10.19, б и рис. 10.20, б — к - 2800;
♦ по рис. 10.19, в — к = 4800;
♦ по рис. 10.20, в — к= 1600.
384
Электротехнический справочник
Напряжение на конденсаторе Uk также зависит от схемы включения и
напряжения сети для схем:
♦ по рис. 10.19, б, в — Uk = U;,
♦ по рис. 10.20, б— Uk = 1,15ПС;
♦ по рис. 10.20, а — Uk=2Uc.
D Примечание.
Номинальное напряжение конденсатора должно быть равно или
несколько больше расчетного значения.
Внимание.
Необходимо помнить, что конденсаторы после отключения дли-
тельное время сохраняют напряжение на своих зажимах и создают
при прикосновении к ним опасность поражения человека электриче-
ским током. Опасность поражения тем выше, чем больше емкость
и выше напряжение на включенном в схему конденсаторе. Поэтому
параллельно конденсатору следует установить резистор сопро-
тивлением порядка 100-510 кОм, для того, чтобы конденсатор смог
быстро разрядиться.
При ремонте или отладке двигателя необходимо после каждого отклю-
чения конденсатор разрядить. Для защиты от случайного прикосновения
в процессе эксплуатации двигателя конденсаторы должны быть жестко
закреплены и ограждены.
Пусковое сопротивление R„ определяют опытным путем, используя
регулируемое сопротивление (реостат).
Если необходимо получить увеличенный момент при пуске двигателя,
то параллельно рабочему конденсатору включают пусковой. Его емкость
подсчитывают по формуле:
С„ = 2,5-ЗСр,
где Ср — емкость рабочего конденсатора.
Пусковой момент при этом получается близким к номинальному
моменту трехфазного двигателя.
10.11. Измерение параметров трехфазного
асинхронного двигателя при условиях,
отличных от номинальных
Понижение напряжения при номинальной частоте приводит к умень-
шению тока холостого хода и магнитного потока, а значит, и к уменьше-
нию потерь в стали. Величина тока статора, как правило, повышается,
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
385
коэффициент мощности увеличивается, скольжение возрастает, а КПД
несколько падает. Вращающий момент двигателя уменьшается, так как
он пропорционален квадрату напряжения.
При повышении напряжения сверх номинального и номиналь-
ной частоте двигатель перегревается из-за увеличения потерь в стали.
Вращающий момент двигателя растет, величина скольжения уменьшается.
Ток холостого хода увеличивается, а коэффициент мощности ухудшается.
Ток статора при полной нагрузке может уменьшиться, а при малой нагрузке
может увеличиться вследствие увеличения тока холостого хода.
При уменьшении частоты и номинальном напряжении увеличива-
ется ток холостого хода, что приводит к ухудшению коэффициента мощ-
ности. Ток статора обычно возрастает. Увеличиваются потери в меди и
стали статора, охлаждение двигателя несколько ухудшается вследствие
уменьшения частоты вращения.
При повышении частоты сети и номинальном напряжении умень-
шается ток холостого хода и вращающий момент.
10.12. Предупреждение повреждения изоляции
обмотки статора асинхронного электродвигателя
Причины повреждения обмоток статора
асинхронных электродвигателей
Большинство аварий электрических машин связано с повреждением
обмотки статора.
В Примечание.
Высокая повреждаемость обмотки объясняется тяжелыми усло-
виями работы и недостаточной стабильностью электрических
свойств изоляционных материалов,
В результате повреждения изоляции может произойти замыкание
между:
♦ обмоткой и магнитопроводом;
♦ витками катушек или между фазными обмотками.
Основной причиной повреждения изоляции является резкое сниже-
ние электрической прочности под влиянием:
♦ увлажнения обмотки;
♦ загрязнения поверхности обмотки;
♦ попадания в электродвигатель металлической стружки токопрово-
дящей пыли;
♦ наличия в охлаждающем воздухе паров различных жидкостей;
386
Электротехнический справочник
♦ продолжительной работы электродвигателя при повышенной тем-
пературе обмотки;
♦ естественного старения изоляции.
Увлажнение обмотки может произойти вследствие продолжительного
хранения или эксплуатации электродвигателя в сыром неотапливаемом
помещении. В установленном электродвигателе увлажнение может про-
изойти при длительном неподвижном состоянии, особенно при повы-
шенной влажности окружающего воздуха или при попадании воды непо-
средственно в электродвигатель.
Совет.
и Для предупреждения увлажнения обмотки во время хранения электро-
двигателя необходимы хорошая вентиляция складского помещения и
умеренное отапливание в холодное время года. В периоды длительных
остановок электродвигателя при сырой и туманной погоде следует
закрывать задвижки воздушных каналов поступающего и выходящего
воздуха. При теплой сухой погоде все задвижки должны быть открыты.
Во избежание образования водяной бани недопустимо хранение элек-
тродвигателей, укрытых брезентом и другими водонепроницае-
мыми материалами. Такое хранение допускается в случае установки
дистанционирующих прокладок между корпусом электродвигателя
и тентом. Необходима также регулярная вентиляция воздушного
зазора и осушение воздуха помещений.
Загрязнение обмотки электродвигателя происходит, главным обра-
зом, вследствие использования для охлаждения недостаточно чистого
воздуха. Вместе с охлаждающим воздухом в электродвигатель могут
попадать угольная и металлическая пыль, сажа, пары и капли различ-
ных жидкостей. Вследствие износа щеток и контактных колец образуется
проводящая пыль, которая при встроенных контактных кольцах оседает
на обмотках электродвигателя.
Предотвращение загрязнения может быть достигнуто внимательным
уходом за электродвигателем и тщательной очисткой охлаждающего воз-
духа. Необходимо:
♦ периодически осматривать электродвигатель;
♦ очищать его от пыли и грязи;
♦ в случае необходимости производить мелкий ремонт изоляции.
При повышенном нагревании, а также в результате естественного
старения изоляция в значительной мере утрачивает механическую проч-
ность, становится хрупкой и гигроскопичной.
При длительной работе машины крепления пазовых и лобовых
частей обмотки ослабляются и вследствие вибрации их изоляция раз-
рушается. Изоляция обмотки может быть повреждена:
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
387
♦ из-за небрежной сборки и транспортировки электродвигателя;
♦ вследствие разрыва вентилятора или бандажа ротора;
♦ в результате задевания ротора за статор.
Сопротивление изоляции обмотки статора
асинхронных электродвигателей
О состоянии изоляции можно судить по ее сопротивлению.
Минимальное сопротивление изоляции зависит: от напряжения U, В;
электродвигателя и его мощности Р, кВт.
Сопротивление изоляции обмоток от магнитопровода и между разом-
кнутыми фазными обмотками при рабочей температуре электродвига-
теля должно быть не менее 0,5 МОм.
Совет.
н При температуре ниже рабочей это сопротивление необходимо удва-
ивать на каждые 20°С (полные или неполные) разности между рабочей
температурой и той температурой, для которой оно определяется.
10.13. Влияние токовых перегрузок
на работу и срок службы электродвигателей
Анализ повреждений асинхронных двигателей показывает, что основ-
ной причиной их выхода из строя является разрушение изоляции из-за
перегрева.
Температура нагрева обмоток электродвигателя зависит от тепло-
технических характеристик двигателя и параметров окружающей среды.
Часть выделяемого в двигателе тепла идет на нагрев обмоток, а остальное
отдается в окружающую среду. На процесс нагрева влияют такие физиче-
ские параметры, как теплоемкость и теплоотдача.
В зависимости от теплового состояния электродвигателя и окружаю-
щего воздуха степень их влияния может быть различной. Если разность
температур двигателя и окружающей среды невелика, а выделяемая энер-
гия значительна, то ее основная часть поглощается обмоткой, сталью ста-
тора и ротора, корпусом двигателя и другими его частями. Происходит
интенсивный рост температуры изоляции.
По мере нагрева все больше проявляется влияние теплоотдачи.
Процесс устанавливается после достижения равновесия между выделяе-
мым теплом и теплом, отдаваемым в окружающую среду.
Повышение тока сверх допустимого значения не сразу приводит к ава-
рийному состоянию. Требуется некоторое время, прежде чем статор и
388
Электротехнический справочник
ротор нагреются до предельной температуры. Поэтому нет необходимо-
сти в том, чтобы защита реагировала на каждое превышение тока. Она
должна отключать машину только в тех случаях, когда возникает опас-
ность быстрого износа изоляции.
С точки зрения нагрева изоляции большое значение имеют величина
и длительность протекания токов, превышающих номинальное значение.
Эти параметры зависят, прежде всего, от характера технологического
процесса.
Перегрузки электродвигателя технологического происхождения
Рассмотрим перегрузки электродвигателей, вызванные периоди-
ческим увеличением вращающего момента на валу рабочей машины.
В таких станках и установках мощность электродвигателя все время
изменяется. Трудно заметить сколько-нибудь длительный промежуток
времени, в течение которого ток оставался бы неизменным по величине.
На валу двигателя периодически возникают кратковременные большие
моменты сопротивления, создающие броски тока.
В других машинах могут возникать сравнительно небольшие, но дли-
тельные перегрузки. Обмотки электродвигателя постепенно нагреваются
до температуры, близкой к предельно допустимому значению. Обычно
электродвигатель имеет некоторый запас по нагреву, и небольшие превы-
шения тока, несмотря на продолжительность действия, не могут создать
опасной ситуации. В этом случае отключение не обязательно.
Аварийные перегрузки электродвигателя
Кроме перегрузок технологического происхождения, могут быть ава-
рийные перегрузки, возникающие по другим причинам (авария в питаю-
щей линии, заклинивание рабочих органов, снижение напряжения и др).
Они создают своеобразные режимы работы асинхронного двигателя и
выдвигают свои требования к средствам защиты.
Перегрузки при длительном режиме работы
с постоянной нагрузкой
Обычно электродвигатели выбирают с некоторым запасом по мощно-
сти. Кроме того, большую часть времени машины работают с недогруз-
кой. В результате ток двигателя часто значительно ниже номинального
значения. Перегрузки возникают, как правило, при нарушениях техноло-
гии, поломках, заедании и заклинивании в рабочей машине.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
389
Внимание.
Защита должна отключать электродвигатель при возникновении
перегрузок, вызывающих опасный перегрев обмоток.
С точки зрения влияния длительных превышений тока на изоляцию
следует различать:
♦ сравнительно небольшие перегрузки (до 50%);
♦ большие перегрузки (более 50%).
Действие первых проявляется не сразу, а постепенно, в то время как
последствия вторых проявляются через короткое время. Если превыше-
ние температуры над допустимым значением невелико, то старение изо-
ляции происходит медленно. Небольшие изменения в структуре изоли-
рующего материала накапливаются постепенно. С ростом температуры
процесс старения экспоненциально ускоряется.
Н Примечание.
Из закона Аррениуса следует, что пере-
грев сверх допустимого на каждые
8-10 °C сокращает срок службы изоля-
ции обмоток электродвигателя в два
раза. Таким образом, перегрев на 40 °C
сокращает срок службы изоляции в 32
раза!
Рис. 10.21. Перегрузочная
характеристика
электродвигателя
(сплошная линия) й желаемая
характеристика защиты
(пунктирная линия)
При больших перегрузках (более 50%) изо-
ляция быстро разрушается под действием
высокой температуры.
Зависимость допустимой длительности
перегрузки от ее величины называется перегру-
зочной характеристикой электродвигателя. Теплофизические свойства
электродвигателей разных типов имеют некоторые отличия, также отли-
чаются и их характеристики. На рис. 10.21 сплошной линией показана
одна из таких характеристик.
Из приведенной характеристики можно сформулировать одно из
основных требований к защите от перегрузок, действующей в зави-
симости от тока. Она должна срабатывать в зависимости от величины
перегрузки. Это дает возможность исключить ложные срабатывания при
неопасных бросках тока, возникающих, например, при пуске двигателя.
Защита должна срабатывать только при попадании в область недопусти-
мых значений тока и длительности его протекания. Ее. желаемая харак-
теристика, показанная на рис. 10.21 пунктирной линией, должна всегда
располагаться под перегрузочной характеристикой двигателя.
390
Электротехнический справочник
Перегрузки при переменном длительном режиме работы
Некоторые рабочие органы и механизмы создают нагрузку, изменяю-
щуюся в больших пределах, как, например, в машинах для дробления,
измельчения. Здесь периодические перегрузки сопровождаются недогруз-
ками вплоть до работы на холостом ходу.
Каждое увеличение тока, взятое в отдельности, не приводит к опас-
ному росту температуры. Однако если их много и они повторяются
достаточно часто, действие повышенной температуры на изоляцию
быстро накапливается.
Н Примечание.
Повторно-кратковременный режим работы можно отнести к наибо-
лее неблагоприятному с точки зрения действия защиты. Периодическое
включение в работу предполагает возможность кратковременной пере-
грузки двигателя. Величина перегрузки должна быть ограничена по усло-
вию нагрева обмоток не выше допустимого значения.
Защита, «следящая» за состоянием нагрева обмотки, должна получать
соответствующий сигнал. Так как в переходных режимах ток и температура
могут не соответствовать друг другу, то защита, действие которой основано
на измерении тока, не может выполнять свою роль должным образом.
10.14. Контроль температуры нагрева
электрических двигателей
Допустимый нагрев электрических двигателей зависит от класса изо-
ляции обмоток. Переход на более высокий класс изоляции электродвига-
теля может быть осуществлен только при капитальном ремонте.
Внимание.
Необходимо знать, что с повышением температуры обмоток элек-
тродвигателей сверх допустимых значений, резко сокращается срок
службы изоляции.
Температурой окружающего воздуха, при которой электродвига-
тель может работать с номинальной мощностью, считается 40 °C. При
повышении температуры окружающего воздуха выше 40 °C нагрузка на
электродвигатель должна быть снижена настолько, чтобы температура
отдельных его частей не превышала допустимых значений. Предельные
допустимые превышения темпёратуры активных частей электродвигате-
лей и при температуре окружающей среды 40 °C не должна превышать:
♦ 65 °C — для изоляции класса А;
♦ 80 °C — для изоляции класса Е;
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
391
♦ 90 °C — для изоляции класс В;
♦ 110 °C — для изоляции класса Г;
♦ 135 °C — для изоляции класса Н.
У асинхронных двигателей с уменьшением напряжения питающей
сети уменьшается мощность на валу двигателя. Кроме того снижение
напряжения ниже 95% от номинального приводит к значительному росту
тока двигателя и нагреву обмоток.
Рост напряжения выше 110% от номинального также ведет к росту
тока в обмотках двигателя, и увеличивается нагрев статора за счет вих-
ревых токов.
Внимание.
Независимо от снижения температуры окружающего воздуха увеличи-
вать токовые нагрузки более чем на 10% от номинального не допуска-
ется.
10.15. Способы контроля нагрева
электрооборудования в процессе эксплуатации
Методы контроля нагрева электрооборудования
Для контроля нагрева электрооборудования применяют метод:
♦ термометра;
♦ сопротивления;
♦ термопары;
♦ инфракрасного излучения.
Контроль нагрева электрооборудования по методу термометра
Метод термометра применяют для измерения температуры доступ-
ных поверхностей. Используют ртутные (избегать, токсично!), спирто-
вые и толуоловые стеклянные термометры, погружаемые в специальные
гильзы, герметически встроенные в крышки и кожухи оборудования.
Ртутные термометры обладают более высокой точностью, но приме-
нять их в условиях действия электромагнитных полей не рекомендуется
ввиду высокой погрешности, вносимой дополнительным нагревом ртути
вихревыми токами.
При необходимости передачи измерительного сигнала на расстояние
нескольких метров (например, от теплообменника в крышке трансфор-
матора до уровня 2-3 м от земли) используют термометры манометри-
ческого типа, например, термосигнализаторы ТСМ-10.
392
Электротехнический справочник
Термосигнализатор ТСМ-10 состоит из термобаллона и полой
трубки, соединяющей баллон с пружиной показывающей части при-
бора. Термосигнализатор заполнен жидким метилом и его парами. При
изменении температуры изменяется давление паров хлористого метила,
который передается стрелке прибора. Достоинство манометрических
приборов заключается в их вибрационной устойчивости.
Рис. 10.22. Дистанционный
электротермометр
манометрического типа
Контроль нагрева электрооборудования
термометром с указателем манометрического типа
Метод сопротивления основан на учете изменения величины сопро-
тивления металлического проводника от его температуры. Для мощных
трансформаторов и синхронных компенсаторов применяют термометры
с указателем манометрического типа. Схема включения дистанционного
электротермометра показаны на рис. 10.22.
В дистанционном электротермометре стрелки указателя имеют два
контакта для сигнализации температуры, заданной установкой. При
замыкании контактов срабатывает соответствующее реле в схеме сигна-
лизации.
Для измерения температуры в отдельных точках синхронных ком-
пенсаторов (в пазах для измерения стали, между стержнями обмоток
для измерения температуры обмоток и других
точках) устанавливаются терморезисторы.
Сопротивление резисторов зависит от темпе-
ратуры в точках измерения.
Терморезисторы изготовляют из платино-
вой или медной проволоки, их сопротивления
калиброваны.
Схема измерения температур с помощью
терморезистора показана на рис. 10.23.
Такой терморезистор R4 включается в
плечо резистивного моста. В одну из диаго-
налей моста включается источник питания, в
другую — измерительный прибор. Резисторы
R1—R4 в плечах моста подбираются таким
образом, что при номинальной температуре
мост находится в равновесии, и ток в цепи
прибора отсутствует.
При отклонении температуры в любую сто-
рону от номинальной изменяется сопротив-
ление терморезистора R4, нарушается баланс
Рис. 10.23. Схема измерения
температур с помощью
терморезистора
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
393
моста и стрелка прибора отклоняется, показывая температуру измеря-
емой точки. Перед измерением стрелка прибора должна находиться в
нулевом положении.
&
Контроль нагрева электрооборудования
с помощью термометров сопротивления
Средством дистанционного измерения температуры обмотки и стали
статора генераторов, синхронных компенсаторов, температуры охлажда-
ющего воздуха, водорода являются термометры сопротивления, в кото-
рых также использована зависимость величины сопротивления прово-
дника от температуры.
Конструкции термометров сопротивления разнообразны. В боль-
шинстве случаев — это бифилярно намотанная на плоский изоляцион-
ный каркас тонкая медная проволока, имеющая входное сопротивление
53 Ом при температуре 0 °C. В качестве измерительной части, работаю-
щей в совокупности с термометрами сопротивления, применяют авто-
матические электронные мосты и логомеры, снабженные температурной
шкалой.
Установку термометров сопротивления в статор машины выполняют
при ее изготовлении на заводе. Медные термометры сопротивления укла-
дывают между стержнями обмотки и на дно паза.
Контроль нагрева электрооборудования
по методу термопары
Метод термопары основан на использовании термоэлектрического
эффекта, т. е. температурной зависимости ЭДС, возникающей на кон-
цах электрической цепи из разнородных проводников при условии раз-
ности температур точки их спая и свободных концов этих проводни-
ков. Наиболее часто для измерений используют медь-константановые,
хромель-копелевые, платино-родиевые термопары.
Если измеряемая температура не превышает 100-120 °C, то между тер-
моЭДС и разностью температур нагретых и холодных концов термопары
существует прямопропорциональная зависимость.
Откалиброванные термопары присоединяют к измерительным прибо-
рам компенсационного типа, потенциометрам постоянного тока и автома-
тическим потенциометрам, которые предварительно градуируют. С помо-
щью термопар измеряют температуры конструктивных элементов турбо-
генераторов, охлаждающего газа, активных частей, например, активной
стали статора.
394
Электротехнический справочник
Контроль нагрева электрооборудования
по методу инфракрасного излучения
Метод инфракрасного излучения положен в основу приборов, измеря-
ющих температуру по интенсивности или спектру инфракрасного излу-
чения, испускаемого нагретыми поверхностями.
В энергетике получили применение как тепловизоры (термовизоры),
так и радиационные пирометры. Тепловизоры обеспечивают возмож-
ность получения картины теплового поля исследуемого объекта и его
температурного анализа. С помощью радиационного пирометра опреде-
ляется только температура объекта контроля.
Очень часто тепловизор используется совместно с пирометром.
Сначала с помощью тепловизора выявляют объекты с повышенным
нагревом, а затем, используя пирометр, определяют его температуру.
Поэтому точность измерения температуры определяется, прежде всего,
параметрами применяемого пирометра.
10.16. Определение температуры обмоток
электродвигателей переменного тока
по их сопротивлению
Метод сопротивления
Метод сопротивления — определение температуры обмоток по их
сопротивлению постоянному току часто используется для измерения
температуры обмоток. Метод основан на свойстве металлов изменять
электрическое сопротивление в зависимости от температуры.
Для определения превышения температуры осуществляют измере-
ния сопротивления обмотки в холодном и нагретом состояниях и про-
изводят вычисления. Следует учитывать, что с момента отключения
двигателя до начала замеров проходит некоторое время, в течение кото-
рого обмотка успевает остыть. Поэтому для правильного определения
температуры обмоток в момент отключения, т. е. в рабочем состоянии
двигателя, после отключения машины по возможности через равные
промежутки времени (по секундомеру) производят несколько изме-
рений. Эти промежутки не должны превышать времени от момента
выключения до первого замера. Затем производят экстраполяцию изме-
рений, построив график R=f(t).
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
395
Метод амперметра-вольтметра
Методом амперметра-вольтметра измеряют сопротивление обмотки.
Первое измерение от момента отключения двигателя производят не позд-
нее чем через:
♦ 1 мин для машин мощностью до 10 кВт;
♦ 1,5 мин — для машин мощностью 10-100 кВт;
♦ 2 мин — для машин мощностью выше 100 кВт.
Если первое измерение сопротивления произведено не более чем
через 15-20 с момента выключения, то за сопротивление принимают
наибольшее из первых трех измерений. Если первое измерение произве-
дено более чем через 20 с после отключения машины, то устанавливают
поправку на остывание.
Для этого производят 6-8 измерений сопротивления и строят график
изменения сопротивления при остывании:
♦ по оси ординат откладывают соответствующие измеренные сопро-
тивления;
♦ по оси абсцисс — время (точно в масштабе), прошедшее от момента
выключения электродвигателя до первого измерения, промежутки
между измерениями и получают кривую, изображенную на графике
сплошной линией.
После этого продолжают эту кривую влево, сохраняя характер ее
изменения, до пересечения с осью. Отрезок на оси ординат от начала
координат до пересечения с пунктирной линией с достаточной точно-
стью определяет искомое сопротивление обмотки двигателя в горячем
состоянии.
Основная номенклатура двигателей, установленных на промышлен-
ных предприятиях, включает в себя изоляционные материалы классов
А и В. Например, если для пазовой изоляции применен материал на
основе слюды класса В, а для обмотки провод ПБД с хлопчатобумажной
изоляцией класса А, то двигатель по классу нагревостойкости относится
к классу А. Если температура охлаждающей среды ниже 40 °C, то для всех
классов изоляции допускаемые превышения температуры могут быть
увеличены на столько градусов, на сколько температура охлаждающей
среды ниже 40 °C, но не более чем на 10 °C. Если температура охлаж-
дающей среды 40-45 °C, то предельно допустимые превышения темпера-
туры, снижаются для всех классов изоляционных материалов на 5 °C, а
при температурах охлаждающей среды 45-50 °C — на 10 °C. За темпера-
туру охлаждающей среды обычно принимают температуру окружающего
воздуха.
Для закрытых машин на напряжение не более 1 500 В предельно допу-
стимые превышения температуры обмоток статоров электродвигателей
мощностью менее 5000 кВт или с длиной сердечника менее 1 м, а также
396
Электротехнический справочник
стержневых обмоток роторов при измерении температур методом сопро-
тивления допускается повышать на 5 °C. При измерении температуры
обмоток по способу замера их сопротивления определяется средняя тем-
пература обмоток. В действительности при работе двигателя отдельные
зоны обмоток, как правило, имеют разную температуру. Поэтому макси-
мальная температура обмоток, определяющая долговечность изоляции,
всегда немного превышает среднее значение.
10.17. Методы диагностики неисправностей
асинхронных электродвигателей
Рассмотрим неисправность № 1: двигатель при пуске не разворачива-
ется или скорость его вращения ненормальная. Причинами указанной
неисправности могут быть механические и электрические неполадки.
К электрическим неисправностям относятся:
♦ внутренние обрывы в обмотке статора или ротора;
♦ обрыв в питающей сети;
♦ нарушения нормальных соединений в пусковой аппаратуре.
При обрыве обмотки статора в нем не будет создаваться вращающееся
магнитное поле, а при обрыве в двух фазах ротора в обмотке последнего
не будет тока, взаимодействующего с вращающимся полем статора, и
двигатель не сможет работать.
Если обрыв обмотки произошел во время работы двигателя, он может
продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но ско-
рость вращения сильно понизится, а сила тока настолько увеличится,
что при отсутствии максимальной защиты может перегореть обмотка
статора или ротора.
В случае соединения обмоток двигателя в треугольник и обрыва одной
из его фаз двигатель начнет разворачиваться, так как его обмотки ока-
жутся соединенными в открытый треугольник, при котором образуется
вращающееся магнитное поле, сила тока в фазах будет неравномерной, а
скорость вращения — ниже номинальной. При этой неисправности ток
в одной из фаз в случае номинальной нагрузки двигателя будет в 1,73
раза больше, чем в двух других. Когда у двигателя выведены все шесть
концов его обмоток, обрыв в фазах определяют мегаомметром. Обмотку
разъединяют и измеряют сопротивление каждой фазы.
Рассмотрим неисправность № 2: скорость вращения двигателя при
полной нагрузке ниже номинальной.
Причины:
♦ пониженное напряжение сети;
♦ плохие контакты в обмотке ротора;
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
397
♦ большое сопротивление в цепи ротора у двигателя с фазным ротором.
При большом сопротивлении в цепи ротора возрастает скольжение
двигателя и уменьшается скорость его вращения.
Сопротивление в цепи ротора увеличивают плохие контакты в щеточ-
ном устройстве ротора, пусковом реостате, соединениях обмотки с кон-
тактными кольцами, пайках лобовых частей обмотки, а также недоста-
точное сечение кабелей и проводов между контактными кольцами и
пусковым реостатом.
Плохие контакты в обмотке ротора можно выявить, если в статор дви-
гателя подать напряжение, равное 20-25% номинального. Заторможенный
ротор медленно поворачивают вручную и проверяют силу тока во всех
трех фазах статора. Если ротор исправен, то при всех его положениях
сила тока в статоре одинакова, а при обрыве или плохом контакте будет
изменяться в зависимости от положения ротора.
Плохие контакты в пайках лобовых частей обмотки фазного ротора
определяют методом падения напряжения. Метод основан на увеличении
падения напряжения в местах недоброкачественной пайки. При этом заме-
ряют величины падения напряжения во всех местах соединений, после
чего результаты измерений сравнивают. Пайки считаются удовлетвори-
тельными, если падение напряжения в них превышает падение напряже-
ния в пайках с минимальными показателями не более чем на 10%.
У роторов с глубокими пазами может также происходить разрыв
стержней из-за механических перенапряжений материала. Разрыв стерж-
ней в пазовой части короткозамкнутого ротора определяют следующим
образом. Ротор выдвигают из статора и в зазор между ними забивают
несколько деревянных клиньев, чтобы ротор не мог повернуться. К ста-
тору подводят пониженное напряжение не более 0,25UHOM.
На каждый паз выступающей части ротора поочередно накладывают
стальную пластину, которая должна перекрывать два зубца ротора. Если
стержни целые, пластина будет притягиваться к ротору и дребезжать.
При наличии разрыва притяжение и дребезжание пластины исчезают.
Рассмотрим неисправность № 3: двигатель разворачивается при
разомкнутой цепи фазного ротора. Причина неисправности — корот-
кое замыкание в обмотке ротора.
При включении двигатель медленно разворачивается, а его обмотки
сильно нагреваются, так как в замкнутых накоротко витках- вращаю-
щимся полем статора наводится ток большой величины.
Короткие замыкания возникают между хомутиками лобовых частей, а
также между стержнями при пробое или ослаблении изоляции в обмотке
ротора.
Это повреждение определяют тщательным внешним осмотром и изме-
рением сопротивления изоляции обмотки ротора. Если при осмотре не
398
Электротехнический справочник
удается обнаружить повреждение, то его определяют по неравномерному
нагреву обмотки ротора на ощупь, для чего ротор затормаживают, а к
статору подводят пониженное напряжение.
Рассмотрим неисправность № 4: равномерный нагрев всего двига-
теля выше допустимой нормы может получиться в результате длитель-
ной перегрузки и ухудшения условий охлаждения. Повышенный нагрев
вызывает преждевременный износ изоляции обмоток.
Рассмотрим неисправность № 5: местный нагрев обмотки статора,
который обычно сопровождается сильным гудением, уменьшением
скорости вращения двигателя и неравномерными токами в его фазах, а
также запахом перегретой изоляции.
Эта неисправность может возникнуть в результате неправильного
соединения между собой катушек в одной из фаз, замыкания обмотки на
корпус в двух местах, замыкания между двумя фазами, короткого замы-
кания между витками в одной из фаз обмотки статора.
При замыканиях в обмотках двигателя вращающимся магнитным
полем в короткозамкнутом контуре будет наводиться ЭДС, которая соз-
даст ток большой величины, зависящий от сопротивления замкнутого
контура. Поврежденная обмотка может быть найдена по величине изме-
ренного сопротивления. При этом поврежденная фаза будет иметь мень-
шее сопротивление, чем исправные. Сопротивление измеряют мостом
или методом амперметра — вольтметра. Поврежденную фазу можно
также определить методом измерения тока в фазах, если к двигателю под-
вести пониженное напряжение.
При соединении обмоток в звезду ток в поврежденной фазе будет
больше, чем в других. Если обмотки соединены в треугольник, линейный
ток в двух проводах, к которым присоединена поврежденная-фаза, будет
больше, чем в третьем проводе.
При определении указанного повреждения у двигателя с коротко-
замкнутым ротором последний может быть заторможенным или вра-
щаться, а у двигателей с фазным ротором обмотка ротора может быть
разомкнута. Поврежденные катушки определяют по падению напряже-
ния на их концах: на поврежденных катушках падение напряжения будет
меньше, чем на исправных.
Рассмотрим неисправность № 6: местный нагрев активной стали
статора, который происходит:
♦ из-за выгорания и оплавления стали при коротких замыканиях в
обмотке статора;
♦ при замыкании листов стали вследствие задевания ротора о статор
во время работы двигателя;
♦ вследствие разрушения изоляции между отдельными листами
стали.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
399
Признаками задевания ротора о статор являются:
♦ дым, искры и запах гари;
♦ активная сталь в местах задевания приобретает вид полированной
поверхности;
♦ появляется гудение, сопровождающееся вибрацией двигателя.
Причиной задевания служит нарушение нормального зазора между
ротором и статором в результате износа подшипников, неправильной их
установки, большого изгиб вала, деформации стали статора или ротора,
одностороннего притяжения ротора к статору из-за витковых замыка-
ний в обмотке статора, сильной вибрации ротора, который определяют
щупом.
Рассмотрим неисправность № 7: ненормальный шум в двигателе.
Нормально работающий двигатель издает равномерное гудение, которое
характерно для всех машин переменного тока. Возрастание гудения и
появление в двигателе ненормальных шумов могут явиться следствием
ослабления запрессовки активной стали, пакеты которой будут периоди-
чески сжиматься и ослабляться под воздействием магнитного потока.
Для устранения дефекта необходимо перепрессовать пакеты стали.
Сильное гудение и шумы в машине могут быть также результатом нерав-
номерности зазора между ротором и статором.
Рассмотрим неисправность № 8: повреждение изоляции обмоток,
которое может произойти:
♦ от длительного перегрева двигателя;
♦ от увлажнения и загрязнения обмоток;
♦ от попадания на обмотки металлической пыли, стружек;
♦ в результате естественного старения изоляции.
Повреждения изоляции могут вызвать замыкания между фазами и
витками отдельных катушек обмоток, а также замыкание обмоток на
корпус двигателя.
Увлажнение обмоток происходит в случае длительных перерывов
в работе двигателя, при непосредственном попадании в него воды или
пара в результате хранения двигателя в сыром неотапливаемом помеще-
нии и т. д.
Металлическая пыль, попавшая внутрь машины, создает токопрово-
дящие мостики, которые постепенно могут вызвать замыкания между
фазами обмоток и на корпус. Необходимо строго соблюдать сроки осмо-
тров и планово-предупредительных ремонтов двигателей.
Сопротивление изоляции обмоток двигателя напряжением до
1000 В не нормируется, изоляция считается удовлетворительной при
сопротивлении 1000 Ом на 1 В номинального напряжения, но не менее
0,5 МОм при рабочей температуре обмоток.
400
Электротехнический справочник
Замыкание обмотки на корпус двигателя обнаруживают мегаомме-
тром, а место замыкания — способом «прожигания» обмотки или мето-
дом питания ее постоянным током.
Способ «прожигания» заключается в том, что один конец поврежден-
ной фазы обмотки присоединяют к сети, а другой — к корпусу. При про-
хождении тока в месте замыкания обмотки на корпус образуется «про-
жог», появляются дым и запах горелой изоляции.
Рассмотрим неисправность № 9: двигатель не идет в ход в резуль-
тате перегорания предохранителей в обмотке якоря, обрыва обмотки
сопротивления в пусковом реостйте или нарушения контакта в под-
водящих проводах. Обрыв обмотки сопротивления в пусковом реостате
обнаруживают контрольной лампой или мегаомметром.
10.18. Предупреждение повреждения изоляции
обмотки статора асинхронного электродвигателя
Измерение сопротивления изоляции электрических машин
Обычно измерение сопротивления изоляции производится специ-
альным прибором — мегаомметр. Для обмоток электрических машин с
номинальным напряжением до 500 В напряжение мегаомметра должно
быть 500 В, для обмоток электрических машин с номинальным напряже-
нием свыше 500 В напряжение мегаомметра 1000 В.
Если измеренное сопротивление изоляции обмотки меньше вычислен-
ного, то необходимо произвести очистку и сушку обмотки. С этой целью
разбирают электродвигатель и удаляют грязь с доступных поверхностей
обмотки с помощью деревянных скребков и чистых тряпок, смоченных в
керосине, бензине или четыреххлористом углероде.
Способы сушки асинхронных электродвигателей
Сушку защищенных машин можно производить как в разобранном,
так и в собранном виде, закрытые машины необходимо сушить в разо-
бранном виде.
В Примечание.
Способы сушки зависят от степени увлажнения изоляции и от нали-
чия источников нагрева.
При сушке внешним нагревом используется горячий воздух или инфра-
красные лучи. Сушку горячим воздухом проводят в сушильных печах,
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
401
ящиках и камерах, снабженных паровыми или электрическими нагревате-
лями. Сушильные камеры и ящики должны иметь два отверстия:
♦ внизу для. входа холодного воздуха;
♦ вверху для выхода нагретого воздуха и водяных паров, образовав-
шихся при сушке.
Совет.
IU Температуру электродвигателя следует повышать постепенно во
избежание появления механических напряжений и вспучивания изоляции.
Температура воздуха не должна превышать:
♦ 120 °C — при изоляции класса А;
♦ 150 °C — при изоляции класса В.
В начале сушки необходимо измерять температуру обмотки и сопротив-
ление изоляции через каждые 15-20 мин, затем интервал между измерени-
ями можно увеличить до одного часа. Процесс сушки считается закончен-
ным, когда достигнуто установившееся значение сопротивления.
При слабом увлажнении обмотки сушку можно производить за счет
выделения тепловой энергии непосредственно в частях электродвига-
теля. Наиболее удобна сушка переменным током, когда обмотку статора
включают на пониженное напряжение при заторможенном роторе.
Н Примечание.
Фазная обмотка ротора должна быть замкнута накоротко. Ток в
обмотке статора не должен превышать номинального значения.
Рассмотрим изменение температуры обмотки и сопротивления изо-
ляции в зависимости от времени сушки. При пониженном напряжении
схему соединения обмоток статора можно не изменять, для однофазного
напряжения целесообразно фазные обмотки соединять последовательно.
Для сушки может быть использована энергия потерь в магнитопро-
воде и корпусе электродвигателя. Для этого при вынутом роторе на ста-
тор укладывают временную намагничивающую обмотку, охватывающую
магнитопровод и корпус. Нет необходимости распределять намагничи-
вающую обмотку по всей окружности, она может быть сосредоточена на
статоре в наиболее удобном месте. Количество витков в обмотке и ток в
ней (сечение провода) подбираются таким образом, чтобы индукция в
магнитопроводе составляла 0,8-1 Тл в начале сушки и 0,5-0,6 Тл в конце
сушки.
Для изменения индукции делают отводы от обмотки или же регули-
руют ток в намагничивающей обмотке.
402
Электротехнический справочник
10.19. Методы определения
места повреждения изоляции обмотки
Прежде всего, необходимо разъединить фазные обмотки и измерить
сопротивление изоляции каждой фазной обмотки от магнитопровода
или, по крайней мере, проверить целость изоляции.
Для определения места повреждения могут быть использованы
методы:
♦ измерения напряжения между концами обмотки и магнитопроводом;
♦ определения направления тока в частях обмотки;
♦ деления обмотки на части и метод «прожигания».
При первом методе на фазную обмотку с поврежденной изоля-
цией подается пониженное переменное или постоянное напряжение
и измеряют напряжение между концами обмотки и магнитопроводом.
По соотношению этих напряжений можно судить о положении места
повреждения обмотки относительно ее концов. Этот метод не обеспе-
чивает достаточной точности при малом сопротивлении обмотки.
Второй метод заключается в том, что постоянное напряжение пода-
ется на объединенные в общую точку концы фазной обмотки и на маг-
нитопровод. Для возможности регулирования и ограничения тока в цепь
включают реостат. Направления токов в обеих частях обмотки, разгра-
ниченных точкой соединения с магнитопроводом, будут противополож-
ными. Если поочередно касаться двумя проводами от милливольтметра
концов каждой катушечной группы, то стрелка прибора будет откло-
няться в одном направлении- до тех пор, пока провода от милливольтме-
тра не будут присоединены к концам катушечной группы с поврежден-
ной изоляцией. На концах следующих катушечных групп отклонение
стрелки изменится на противоположное.
У катушечной группы с поврежденной изоляцией отклонение стрелки
будет зависеть от того, к какому из концов ближе место повреждения
изоляции.
Величина напряжения на концах этой катушечной группы будет
меньше, чем на других катушечных группах, если повреждение изоляции
не находится вблизи концов катушечной группы. Таким же образом про-
изводится дальнейшее определение места повреждения изоляции внутри
катушечной группы.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
403
10.20. Разборка и сборка электродвигателей
при ремонте
Порядок разборки электродвигателей
Порядок разборки электродвигателя при ремонте:
1. Снимают шкив или полумуфту.
2. Снимают крышки подшипников качения, отпускают хомуты тра-
верс, отвинчивают гайки со шпилек, стягивающих фланцы шарикопод-
шипников.
3. Выпускают масло из подшипников скольжения.
4. Снимают подшипниковые щиты.
5. Вынимают ротор электродвигателя.
6. Снимают с вала подшипники качения, вытаскивают из щитов
втулки или вкладыши подшипников скольжения.
7. Промывают бензином или керосином щиты, подшипники, тра-
версы, вкладыши, масленки, уплотнения и т. п.
8. Очищают обмотки от пыли или продувают их очищенным сжатым
воздухом.
9. Загрязненные обмотки после продувки протирают чистой тряпкой,
смоченной в бензине.
10. Производят распайку соединений и вынимают обмотки из пазов.
Н Примечание.
Разборку электродвигателя следует проводить так, чтобы не повре-
дить отдельных деталей. При разборке не разрешается применять
слишком больших усилий, резких ударов, пользоваться зубилами.
Туго выворачивающиеся болты смачивают керосином и оставляют на
несколько часов, после чего болты ослабляют и выкручивают.
При разборке электродвигателя все мелкие детали
складывают в специальный ящик. Каждая деталь
электродвигателя должна иметь бирку, на которой
указывают номер ремонтируемого электродвигателя.
Болты и шпильки после разборки лучше ввернуть на
свои места, что предотвратит возможную их утерю.
Шкив, полумуфту и шарикоподшипник снимают
с вала при помощи стяжки (рис. 10.24). Желательно
чтобы стяжка была с тремя скобами.
Конец болта стяжки упирают в торец вала электро-
двигателя, а концами скоб захватывают края шкива, & Стяжка
муфты или внутреннюю обойму подшипника. При для разборки
вращении болта снимаемая деталь сползает с вала электродвигателей
404
Электротехнический справочник
электродвигателя. Нужно следить, чтобы направление усилия совпадало
с осью вала, так как иначе возможен перекос, который вызовет повреж-
дение цапфы вала электродвигателя.
Если подобной стяжки нет, то шкив или подшипник снимают с вала
электродвигателя легкими ударами молотка через прокладку из твердого
дерева или меди. Удары наносят по ступице шкива или внутреннему
кольцу подшипника качения равномерно по всей окружности.
Для снятия подшипникового щита электродвигателя отвинчивают
болты и легкими ударами молотка через прокладку по выступающим
краям щита отделяют его от корпуса.
D Примечание.
Чтобы избежать поломок при разборке больших электродвигателей
ротор электродвигателя и щит при снятии должны находиться в
подвешенном состоянии, что осуществляется с помощью специаль-
ных подъемных средств (талей, тельферов и т. д.).
. В зазоре между ротором и статором электродвигателя прокладывают
картонную прокладку достаточной толщины, на которую при снятии
ложится ротор. Это предотвратит возможные повреждения изоляции
обмоток электродвигателя.
При разборке небольших электродвигателей ротор вынимают вруч-
ную. На один конец вала, обернутый картоном, надевают длинную трубу,
при помощи которой осторожно выводят ротор из расточки статора,
поддерживая его на весу.
При ремонте подшипников скольжения необходимо вынуть из их
подшипникового щита цельную втулку или вкладыш при помощи уда-
ров деревянным молотком через деревянную выколотку. Щит нужно
ставить так, чтобы подшипник упирался в эту опору. При другом рас-
положении подшипник может дать трещину. Необходимо также следить
за тем, чтобы не повредить смазочных колец.
Порядок сборки электродвигателей
Сборку электродвигателя начинают со сборки отдельных узлов. В под-
шипниковые щиты запрессовывают:
♦ или перезалитые вкладыши;
♦ или выточенные заново втулки (рис. 10.25). Их надо предвари-
тельно пришабрить по валу и выпилить в них по старым размерам
канавки для смазки и прорези для смазочных колец.
Вкладыши и втулки запрессовывают в щит при помощи небольшого
винтового или гидравлического пресса или осторожными ударами молотка
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
405
Рис. 10.25. Установка подшипникового щита
электродвигателя при выбивании вкладыша:
а — правильная; б—неправильная
через прокладку. При этих операциях сборки особенно опасны перекосы,
которые могут привести к заклиниванию втулок и вкладышей.
Шарикоподшипники необходимо туго посадить на вал. Для облегче-
ния этой операции подшипник нагревают в масляной ванне до темпера-
туры 70-75 °C.
При этом подшипник расширяется и легче надевается на вал электро-
двигателя. При нагревании подшипник не рекомендуется класть на дно
ванны, его надо подвешивать на проволоке.
Внимание.
Подогревать подшипник в пламени паяльной лампы не рекоменду-
ется, чтобы не допустить отпуск стали подшипника.
Насаживают подшипник на вал электродвигателя легкими ударами
молотка по трубе, упирающейся во внутреннее кольцо подшипника. При
дальнейшей сборке наружная обойма подшипника должна быть поса-
жена нормально в гнездо подшипникового щита.
D Примечание.
Слишком тугая посадка может привести к защемлению шариков,
а слабая вызовет проворачивание наружной обоймы подшипника в
гнезде щита, что недопустимо.
Следующую операцию — введение ротора в расточку статора произ-
водят так же, как и при разборке. Затем устанавливают подшипниковые
щиты, закрепляя их временно болтами. Необходимо, чтобы щиты были
установлены на старое место, что проверяют по совпадению меток, нане-
сенных на корпусе и щите при разборке.
При одевании щитов на вал электродвигателя надо приподнять сма-
зочные кольца подшипников скольжения, иначе они могут быть повреж-
дены валом.
406
Электротехнический справочник
После установки щитов ротор электродвигателя проворачивают вруч-
ную. Ротор правильно собранного электродвигателя должен вращаться
сравнительно легко.
Тугое вращение вала электродвигателя может быть вызвано:
♦ неправильной посадкой подшипника качения на вал (малый ради-
альный зазор);
♦ недостаточной расшабровкой втулки или вкладыша подшипника
скольжения;
♦ наличием в подшипнике опилок, грязи, засохшего масла;
♦ перекосами вала;
♦ обработкой вала или корпуса, не соответствующей посадке;
♦ увеличенным трением кожаных или войлочных уплотнений о вал.
Затем окончательно затягивают болты подшипниковых щитов, запол-
няют соответствующей смазкой подшипники качения и закрывают их
крышками. В подшипники скольжения заливают масло.
Ротор собранного электродвигателя еще раз проворачивают вручную,
проверяют отсутствие задевания вращающихся частей за неподвижные,
определяют и подгоняют необходимую величину разбега (осевого пере-
мещения ротора).
После сборки электродвигатель подключают к сети и проверяют при
работе вхолостую, а затем он поступает на окончательные испытания.
10.21. Определение места короткого замыкания
в обмотках электрических машин
переменного тока
Признаки замыкания в обмотках
Возможны следующие замыкания в обмотках электрических машин
переменного тока между:
♦ витками одной катушки;
♦ катушками или катушечными группами одной фазы;
♦ катушками разных фаз.
Основным признаком, по которому можно найти замыкание в обмот-
ках электродвигателя переменного тока, является нагрев короткозамкну-
того контура. Для этого необходимо ощупать обмотку электродвигателя
после ее отключения.
Внимание.
Ощупывание обмотки следует производить только при выключен-
ной обмотке!
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
407
Чтобы найти дефект в фазном роторе асинхронного двигателя, ротор
затормаживают и включают статор в сеть. В случае замыкания значи-
тельной части обмотки ротора или если двигатель имеет большую мощ-
ность, затормаживание при номинальном напряжении становится невоз-
можным, так как вызывает большую силу тока в статоре и срабатывание
защиты двигателя. В таких случаях испытание рекомендуется произво-
дить при пониженном напряжении.
В некоторых случаях короткозамкнутую часть обмотки электродви-
гателя можно сразу определить по внешнему виду — по обуглившейся
изоляции.
Совет.
При наличии параллельных ветвей в обмотке короткое замыкание в
одной из ветвей фазы (при значительном числе замкнувшихся витков)
может вызвать нагрев и другой ветви, не имеющей короткого замы-
кания, так как последняя оказывается замкнутой витками дефект-
ной ветви обмотки.
Фазу, имеющую замыкание, можно найти по несимметрии потребляе-
мого тока из сети. При соединении обмотки электродвигателя звездой
(рис. 10.26, а) в фазе, имеющей замыкание, ток (АЗ) будет больше, чем в
двух других фазах.
При соединении обмотки электродвигателя треугольником
(рис. 10.26, б) в двух*фазах сети, к которым присоединена дефектная
фаза, токи (А1 и АЗ) будут больше, чем в третьей фазе (А2).
Рис. 10.26. Пояснение признаков замыкания в обмотках
при соединении звездой (а) и треугольником (б)
Опыт определения дефектной фазы
Опыт определения дефектной фазы рекомендуется производить при
пониженном напряжении (1/3-1/4 номинального) в случае асинхронного
двигателя:
♦ с фазным ротором обмотка последнего может быть разомкнута;
♦ с короткозамкнутым ротором или же в случае синхронного двига-
теля ротор может вращаться или быть заторможенным.
408
Электротехнический справочник
При проведении опыта с синхронным двигателем в неподвижном
состоянии его обмотка возбуждения должна быть замкнута накоротко
или же на разрядное сопротивление.
В опыте с неподвижной синхронной машиной токи в ее фазах будут
различаться даже в том случае, если машина исправна, что объясняется
магнитной асимметрией ее ротора. При поворачивании ротора эти токи
будут изменяться, однако при исправной обмотке пределы их изменений
будут одинаковы.
Фаза, имеющая замыкание, может быть определена:
♦ либо по значению ее сопротивления постоянному току, измерен-
ного мостом;
♦ либо по методу амперметра-вольтметра, меньшее сопротивление
будет иметь фаза с замыканием. Если же нет возможности разъеди-
нить фазы, то производят измерения трех междуфазных сопротив-
лений.
В случае соединения фаз электродвигателя звездой (рис. 10.26, а)
наибольшим будет междуфазное сопротивление, измеренное на концах
фаз, не имеющих замыканий. Два других сопротивления будут равны
между собой и будут меньше первого.
В случае соединения фаз электродвигателя треугольником
(рис. 10.26, б) наименьшее сопротивление будет на концах фазы, имею-
щей замыкание. Два других измерения дадут большие значения сопро-
тивления, причем оба они будут одинаковы.
Катушечные группы или катушки, имеющие замыкания, могут быть
найдены при питании переменным током всей обмотки или только
дефектной фазы:
♦ или по нагреву;
♦ или по значению падения нацряжения на их концах.
И Примечание.
Катушечные группы или катушки, имеющие замыкание, будут сильно
нагреты и будут иметь меньшее падение напряжения (при измерении
напряжения удобно пользоваться острыми щупами, которыми про-
калывают изоляцию соединительных проводов),
В этом случае, так же как и выше, дефектные катушки можно найти по
значению сопротивления постоянному току.
Замыкания в обмотке генератора могут быть найдены по значению
индуктированной ЭДС в фазах обмотки, в ее катушечных группах или
в катушках. Для этого генератор пускают в ход, дают ему небольшое воз-
буждение и производят измерения фазных напряжений.
Если обмотки соединены треугольником, то фазы следует разъеди-
нить.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
409
В Примечание.
Фаза, имеющая замыкание, будет иметь меньшее напряжение.
Для нахождения катушечной группы или катушки, имеющей замыка-
ние, измеряют напряжение на их концах. Для высоковольтной машины
опыт можно произвести при остаточном напряжении.
Диагностика обмоток
В тех случаях, когда необходимо выяснить, имеется ли дефект в ста-
торной или роторной обмотке, поступают следующим образом.
- Статорную обмотку включают на пониженное напряжение (1/3-1/4
номинального) при разомкнутом роторе и измеряют напряжение на
кольцах ротора, медленно проворачивая ротор.
И Примечание.
Если напряжения на кольцах ротора (попарно) не равны между собой
и меняются в зависимости от положения ротора по отношению к
статору, то это указывает на замыкание в статорной обмотке.
При замыкании в роторной обмотке (при исправной статорной)
напряжение между кольцами ротора будет неодинаковым и не будет
меняться в зависимости от положения ротора.
Опыт может быть произведен при питании ротора и измерении
напряжения на зажимах статора, при этом получится обратная картина.
Подводимое к ротору напряжение должно составлять 1/3-1/4 номиналь-
ного напряжения на кольцах ротора, т. е. напряжения на кольцах при непод-
вижном роторе и статоре, включенном на номинальное напряжение.
После выявления, какая из обмоток (роторная или статорная) имеет
соединение между витками, определяют дефектную фазу, катушечную
группу или катушку рассмотренными выше способами.
Метод последовательного деления на части
В сложных случаях (при замыкании большого числа катушек) или
когда короткозамкнутую ветвь по каким-либо причинам не удается выя-
вить, прибегают к методу деления обмотки на части. Для этого обмотку
делят сначала пополам и проверяют мегаомметром соединение между
собой этих частей. Затем одну из этих частей делят снова на две части,
и каждую из них проверяют на соединение с первой половиной. И так
далее до тех пор, пока не будут найдены катушки, имеющие соединение.
Для наглядности на рис. 10.27 схематически представлен этот способ
нахождения дефекта в фазе, имеющей восемь катушечных групп, при нали-
410
Электротехнический справочник
Рис. 10.27. Нахождение короткого
замыкания между катушками одной фазы
чии соединения между катушками
2 и 6 катушечных групп. Деление
обмотки на части показано в
последовательном порядке.
Способ последовательного
деления на равные части позво-
ляет обойтись меньшим числом
распаек, чем при делении всей
обмотки на катушечные группы.
Если произошло замыкание
между двумя фазами, то место
соединения находят аналогично
предыдущему, разъединяя обмотки
пофазно. Катушки одной из фаз,
имеющей соединение, разделяют
на две части и мегаомметром проверяют наличие соединений каждой такой
половины со второй фазой. Затем ту часть, которая соединена с другой фазой,
снова разделяют на две части, и каждую из них снова проверяют и т. д.
Метод последовательного деления на части применяют при нахожде-
нии замыкания в обмотках, имеющих параллельные ветви. В этом случае
необходимо дефектные фазы разделить на параллельные ветви и опре-
делить сначала, между какими ветвями имеется соединение, а уж затем
применить к ним этот метод.
10.22. Срочный аварийный ремонт обмотки
с удалением из схемы поврежденных катушек
Если отключение электродвигателя из-за повреждения его обмотки
вызвало остановку важного оборудования, то проще и быстрее всего
заменить поврежденный электродвигатель резервным.
При отсутствии резервного электродвигателя продолжительность
ликвидации аварийного положения будет зависеть от того, насколько
быстро удастся восстановить поврежденный электродвигатель. Даже
частичная перемотка электродвигателя с заменой нескольких повреж-
денных катушек, если они расположены рядом друг с другом, займет не
менее 4-6 дней. При расположении поврежденных катушек в разных
местах по окружности статора потребуется полная перемотка статора
электродвигателя, на что времени уходит еще больше.
В этих условиях целесообразно, если число поврежденных катушек
невелико, выполнить аварийный (временный) ремонт обмотки статора
путем удаления из ее схемы поврежденных катушек.
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
411
Какое число катушек обмотки электродвигателя допустимо выклю-
чить из схемы?
Если напряжение, подводимое к электродвигателю, равно или ниже нор-
мального, то в каждой фазе можно выключить до 10% числа катушек, при-
ходящихся на одну фазу. Например, если на фазу приходится 24 катушки,
то из каждой фазы можно выключить не более 24x0,1=2,4 катушки.
И Примечание.
Поскольку поврежденная катушка должна быть выключена полно-
стью, то число выключаемых катушек должно быть целым чис-
лом, в данном случае не более двух. Во всех трех фазах в данном слу-
чае можно выключить шесть катушек.
При удалении из схемы не более 10% общего числа катушек, приходя-
щихся на фазу, на каждой из оставшихся в работе катушек напряжение
относительно номинального повысится не более чем на 10%, что вполне
допустимо.
Если подводимое к электродвигателю напряжение превышает номи-
нальное, в каждой фазе можно выключить только такое количество кату-
шек, при котором на каждой из оставшихся в работе катушек повышен-
ное напряжение не превысило бы 110% номинального. Например, если
напряжение, подведенное к электродвигателю, составляет 105% от номи-
нального, то можно удалить из схемы не более 5% числа катушек в фазе.
0 Внимание.
Если напряжение, подведенное к электродвигателю, равно 110%,
то удаление поврежденных катушек из схемы приведет к перегреву
стали статора.
В исключительных случаях для ликвидации аварийного положения и
при таком напряжении целесообразно идти на временное выключение
поврежденных катушек.
В короткозамкнутых витках при работе электродвигателя будет про-
ходить недопустимо большой ток, который вызовет сгорание не только
этих витков, но приведет к перегреву и повреждению изоляции витков в
соседних пазах.
Поэтому в выведенных из схемы поврежденных катушках следует
кусачками перекусить все витки и концы их отогнуть таким образом,
чтобы исключить случайное образование короткозамкнутых витков
при работе электродвигателя.
Для этого важно не допустить касания концов проводников:
♦ одного паза с концами проводников другого паза.
♦ к активной стали и корпусу статора, так как при этом могут соз-
даться короткозамкнутые витки.
412
Электротехнический справочник
Соединение между собой концов проводников одного и того же паза
не опасно.
И Примечание.
Если изоляция витков повреждена в обоих пазах, принадлежащих этим
виткам, то витки следует перекусить с обеих сторон статора.
Перекушенные концы витков катушки, если они надежно отогнуты и
при работе не коснутся стали или корпуса электродвигателя, можно
не изолировать.
Концы схемных проводников, отключенные от поврежденных кату-
шек, должны быть надежно соединены перемычками для восстановления
* целости фазной цепи.
Как показывает опыт, электродвигатели с удаленными из схемы катуш-
ками могут успешно работать годами. Однако при очередном капиталь-
ном ремонте электродвигателя целесообразно поврежденные катушки
заменить новыми.
10.23. Измерение сопротивления обмоток
электродвигателей по постоянному току
Цель проведения измерений сопротивления обмоток
Цель проведения измерений сопротивления обмоток электродвигате-
лей по постоянному току:
♦ выявление дефектов (некачественных соединений, витковых замы-
каний);
♦ поиск ошибок в схеме соединений;
♦ уточнение параметров, используемых при расчетах и наладке режи-
мов, регуляторов и др.
Измерения, особенно у крупных электродвигателей, следует выпол-
нять с особой тщательностью и высокой точностью. Сопротивление
обмоток электродвигателей постоянному току измеряют либо с помощью
амперметра и вольтметра, либо методом двойного моста.
Метод амперметра-вольтметра
Метод амперметра-вольтметра основан на измерении тока, протека-
ющего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем.
Применяют две схемы измерения сопротивлений:
♦ больших (рис. 10.28, а);
♦ малых (рис. 10.28, б).
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
413
а
б
Рис. 10.28. Схемы измерения сопротивлений методом амперметра-вольтметра:
а — больших; б—малых
По результатам измерения тока и напряжения определяют искомое
сопротивление.
Для схемы на рис. 10.28, а сопротивление определяется как
Относительная методическая погрешность измерения:
Для схемы на рис. 10.28, б
R
I Ц+L 1 + ^-
Относительная методическая погрешность измерения:
8 =----
Re+Rx
где Ra и Re — сопротивления амперметра и вольтметра.
Мостовой метод
Наиболее высокая точность может быть достигнута при использова-
нии мостового метода измерения. Применяют две мостовых схемы изме-
рения: одинарного моста и двойного моста.
Средние сопротивления (10x-106 Ом) измеряют с помощью одинар-
ного моста, а малые — с помощью двойного моста.
Схема на рис. 10.29, а обеспечивает меньшую погрешность при изме-
рении больших сопротивлений, а схема на рис. 10.29, б — при измерении
малых.
Измеряемое сопротивление Rx включают в одно из плеч моста, диаго-
нали которого подключают соответственно к источнику питания и нуль-
индикатору.
414
Электротехнический справочник
Рис. 11.29. Мостовые схемы измерения сопротивлений:
а — одинарный мост; б—двойной мост
В Примечание.
В качестве нуль-индикатора могут быть использованы цифровые
измерительные приборы: гальванометр, микроамперметр с нулем
посередине шкалы и др.
Условие равновесия обоих мостов определяется выражением
Rx=^—-
Плечи R1 и R3 обычно выполняют в виде магазинов сопротивлений
(магазинный мост). С помощью R3 устанавливают ряд значений отноше-
ний R3/R2, обычно кратных 10, а с помощью R1 уравновешивают мост.
Отсчет измеряемого сопротивления производится по значению, установ-
ленному ручками магазинов сопротивлений. Уравновешивание моста
может также производиться плавным изменением отношения резисто-
ров R3/R2, выполненных в виде реохорда, при определенном значении
R1 (линейный мост).
Н Примечание.
Непосредственное измерение сопротивлений постоянному току
выполняется омметрами.
Измерение сопротивления
обмоток электродвигателей постоянному току
У электродвигателей, имеющих только три вывода обмотки статора
(соединение обмоток в звезду или треугольник выполнено внутри элек-
тродвигателя), сопротивление постоянному току измеряют между выво-
дами попарно. Сопротивление отдельных фаз в этом случае определяется
из следующих выражений:
1. Для соединения в звезду (рис. 10.30, а)
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
415
= ^(^1,21,3 “^2,з)’
^2 = 0^1,22,3 ~^1,з)’
*з = 2 (^i,3+^2,3“^1,з)-
При одинаковых значениях измеренных сопротивлений:
Л,=^ = я, = ^..
2. Для соединения в треугольник (рис. 10.30, б)
7?]=-
1 2
Л2=-
2 2
4^2,3^1,3
~ ^1,2 ^2,3 Л,3
^1,3^2,3
^1,2 “ ^2,3 + Л,3
,3
4,3
При одинаковых значениях измеренных сопротивлений:
2
7?! = R2 ~ = — 7?i 2.
1 z "^3
Измерения с помощью амперметра и вольтметра выполняют три раза
при различных значениях тока. При применении мостовых схем перед
каждым измерением следует нарушать равновесие моста.
Рис. 10.30. Схемы измерения сопротивления обмоток
трехфазных электродвигателей при соединении обмоток:
а — в звезду; б — в треугольник
416
Электротехнический справочник
Q
Примечание.
Результаты измерений одного и того же сопротивления не должны
отличаться от среднего не более чем на 0,5 %, в качестве действи-
тельного сопротивления принимается среднее арифметическое
результатов всех измерений.
Результаты измерений по отдельным фазам сравниваются между
собой, а также с результатами предыдущих (в том числе заводских) изме-
рений. Для сравнения результатов измерений, проведенных при различ-
ных температурах обмоток, измеренные значения приводят к одной тем-
пературе (обычно к 15 или 20 °C).
Пересчет сопротивлений с одной температуры на другую может быть
произведен по выражениям:
235 + /2
235 + /j
где и Rt2 — сопротивления обмоток при температурах и t2.
Определение температуры обмотки
При измерении сопротивления особое значение имеет правильное
определение температуры обмотки. Для измерения температуры приме-
няют как заложенные температурные индикаторы, так и встраиваемые
термометры и температурные индикаторы, которые должны быть вве-
дены не позднее, чем за 15 мин до начала измерения сопротивления.
Устанавливают для измерения температуры обмоток электродвигателей
мощностью:
♦ до 10 кВт — один термометр или температурный индикатор;
♦ до 100 кВт — не менее двух;
♦ от 100 до 1000 кВт — не менее трех;
♦ свыше 1000 кВт — не менее четырех.
За температуру обмоток принимается среднее арифметическое изме-
ренных значений.
В Примечание.
При измерении сопротивлений обмоток электродвигателя в практи-
чески холодном состоянии температура обмоток не должна отли-
чаться от температуры окружающей среды более чем на + 3 °C.
Если невозможно непосредственно измерить температуру обмоток,
электродвигатель должен находиться в нерабочем состоянии до изме-
рения сопротивления обмоток в течение времени, достаточного для
того, чтобы все части электродвигателя приняли температуру окружа-
ющей среды. Изменение температуры окружающей среды за это время
Глава 10. Электродвигатели: устройство, эксплуатация и ремонт
417
не должно превышать ±5 °C. За температуру обмоток электродвигателя
принимают температуру окружающей среды в момент измерения сопро-
тивлений. Измерение сопротивления повторяют несколько раз.
10.24. Эксплуатация электродвигателей
Состояние электродвигателей, их пускорегулирующих устройств и
защиты должно обеспечивать их надежную работу при пуске и в рабо-
чих режимах.
Г| Внимание.
дД На электродвигателях и приводимых ими в действие механизмах
ЕЯ должны быть нанесены стрелки, указывающие направление вращения.
На электродвигателях и их пусковых устройствах должны быть над-
писи с наименованием агрегата, к которому они относятся, выполняемые
с учетом требований ПТЭ.
Выполнение функций большинства механизмов осуществляется при
определенном направлении вращения. Поэтому направление вращения
электродвигателя должно быть согласовано с требуемым направлением
вращения механизма.
Следует учитывать, что определенное направление вращения для ряда
электродвигателей и механизмов является обязательным по условиям охлаж-
дения, смазки подшипников и другим конструктивным особенностям.
D Примечание.
Плотность тракта охлаждения (корпуса электродвигателя, возду-
ховодов, заслонок) должна периодически проверяться.
Индивидуальные электродвигатели внешних вентиляторов охлажде-
ния должны автоматически включаться и отключаться при включении и
отключении основных электродвигателей.
Продуваемые электродвигатели, устанавливаемые в пыльных помеще-
ниях и помещениях с повышенной влажностью, должны иметь подвод
чистого охлаждающего и сухого воздуха. Данное требование пресле-
дует цель обезопасить электродвигатели от интенсивного загрязнения и
увлажнения их активных частей.
Опасному воздействию загрязненной и увлажненной среды, в первую
очередь, подвергается изоляция обмотки статора. Попадание в электро-
двигатель пыли резко ухудшает условия его охлаждения, вызывает повы-
шенный нагрев, ускоряющий старение изоляции.
Увлажнение снижает электрическую прочность и вызывает пробой
изоляции. Поэтому подвод чистого охлаждающего воздуха по воздухо-
418
Электротехнический справочник
водам к продуваемым электродвигателям создаст нормальные условия
для их работы.
И Примечание.
При перерыве в электропитании продолжительностью до 2,5 с дол-
жен быть обеспечен самозапуск электродвигателей ответственных
механизмов.
При отключении электродвигателя ответственного механизма от
действия защиты и отсутствии резервного электродвигателя допуска-
ется повторное включение электродвигателя после внешнего осмотра.
Перечень ответственных механизмов должен утверждаться главным
энергетиком предприятия.
Целью самозапуска является восстановление нормальной работы
электродвигателей после кратковременного перерыва в электропитании,
который может быть вызван отключением рабочего источника питания,
коротким замыканием во внешней сети и т. п.
После исчезновения питания происходит торможение, т. е. снижение
частоты вращения электродвигателей. Возможность самозапуска зави-
сит от продолжительности перерыва электропитания:
♦ чем больше этот перерыв, тем более глубокое торможение претер-
певают электродвигатели;
♦ чем меньше частота их вращения в момент восстановления электро-
питания, тем больше суммарный ток самозапускающихся электро-
двигателей.
Этот ток, увеличивая падение напряжения в линии питания, умень-
шает начальное напряжение самозапуска, что в свою очередь увеличи-
вает время разбега электродвигателей и восстановление производитель-
ности механизмов.
D Примечание.
Электродвигатели, длительно находящиеся в резерве, должны осма-
триваться и опробоваться вместе с механизмами по утвержден-
ному графику.
Бесперебойная работа основных агрегатов оборудования во многом
зависит от состояния и готовности к работе резервных электродвигателей.
Резервные электродвигатели следует рассматривать как работающие.
Надзор за нагрузкой электродвигателей, вибрацией, температурой
подшипников и охлаждающего воздуха, уход за подшипниками (поддер-
жание уровня масла) и устройствами подвода воздуха и воды для охлаж-
дения обмоток, а также операции по пуску и останову двигателей осу-
ществляются дежурным персоналом цеха, обслуживающим механизмы.
ГЛАВА 11
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
11.1. Измерение электрических величин
Основные электрические величины
Согласно системе СИ единицами измерений электротехнических
параметров являются для физических величин:
♦ силы тока — ампер, условное обозначение «А»;
♦ напряжения — вольт, условное обозначение «В»;
♦ сопротивления — ом, условное обозначение «Ом»;
♦ мощности — ватт, условное обозначение «Вт».
О
Определение.
Средствами электротехнических измерений называют техниче-
ские средства, используемые при измерении и имеющие нормирован-
ные метрологические характеристики.
Виды средств электротехнических измерений
Различают следующие виды средств электротехнических измерений:
♦ меры — средства измерений, предназначенные для воспроизведе-
ния физической величины с определенной точностью (например,
магазин сопротивлении);
♦ электроизмерительные приборы — средства электротехнических
измерений, предназначенные для выработки сигналов измеритель-
ной информации, доступной для непосредственного восприятия
наблюдателем (например, амперметру вольтметр);
♦ измерительные преобразователи — средства электротехнических
измерений, предназначенные для выработки сигнала измеритель-
ной информации в форме, удобной для передачи дальнейшего пре-
образования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся не-
посредственному восприятию наблюдателем (например, датчики
температуры контролируемого объекта);
♦ электроизмерительные установки;
♦ измерительные информационные системы.
Наибольшее распространение имеют электроизмерительные приборы.
420
Электротехнический справочник
Разновидности измерительных приборов
По роду измеряемой физической величины приборы делятся на сле-
дующие:
♦ амперметры — для измерения силы тока;
♦ вольтметры — для измерения напряжения;
♦ омметры — для измерения сопротивления;
♦ ваттметры — для измерения мощности и другие.
Выбор приборов, выполняющих измерения тока и напряжения, дол-
жен осуществляться совокупностью многих факторов, важнейшие из
которых такие:
♦ род измеряемого тока;
♦ примерный диапазон частот измеряемой величины;
♦ амплитудный диапазон напряжений;
♦ форма кривой измеряемого напряжения (тока);
♦ мощность цепи, в которой осуществляется измерение;
♦ мощность потребления прибора;
♦ допустимая погрешность измерений (класс точности) прибора.
0 Совет.
Если необходимая точность измерений, допустимая мощность
потребления и другие требования могут быть обеспечены амперме-
трами и вольтметрами электромеханической группы, то следует
предпочесть этот простой метод непосредственного отсчета.
Рекомендации по использованию измерительных приборов
В слаботочных цепях постоянного и переменного токов для изме-
рений напряжения следует пользоваться цифровыми и аналоговыми
электронными вольтметрами.
Электрические сопротивления, соответственно техническим воз- *
можностям и методам их измерений, можно условно разделить на три
группы: *
♦ группа 1 — малые сопротивления до 1 Ом;
♦ группа 2 — средние сопротивления от 1 до 100 000 Ом;
♦ группа 3 — большие сопротивления свыше 100 000 Ом.
В зависимости от величины сопротивления и необходимой точности
результата следует применять различные методы их измерений:
♦ метод 1 — косвенное измерение с помощью амперметра и вольтме-
тра (искомое сопротивление определяют на основании закона Ома
по данным измерений напряжения и тока);
♦ метод 2 — измерение с помощью мостов;
♦ метод 3 — прямое измерение аналоговым или цифровым омметром.
Глава 11. Электроизмерительные приборы
421
В последние десятилетия массовому пользователю доступными стали
тестеры, измеряющие температуру, освещенность, влажность и другие
характеристики, не имеющие отношения к электричеству.
Цифровые измерительные приборы
Наряду с аналоговыми приборами в измерении электрических вели-
чин широко используются цифровые. Все величины при этом преобразу-
ются в цифровую форму при помощи аналогово-цифровых, интервально-
числовых или частотно-цифровых преобразователей.
Форма представления сигнала о физической величине в виде кода
называется цифровой. В этом случае каждому значению отсчета физи-
ческой величины соответствует кодовая группа в виде комбинации про-
стых сигналов.
Особый класс электроизмерительных приборов представляют собой
устройства с компьютером в качестве выходного устройства. На началь-
ном этапе внедрения оргтехники в измерительную технику компьютер
использовался в качестве дополнительного блока, т. е. прибор имел инди-
катор в аналоговом или в цифровом виде, но мог и сопрягаться с ком-
пьютером для записи сигналов, обработки информации и представления
ее в виде графиков, таблиц, гистограмм и т. п.
В современных приборах индикаторы иногда не используются, и ком-
пьютер является единственным средствам вывода информации. Такого
рода приборы имеют, как правило:
♦ первичный преобразователь (датчик);
♦ аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
♦ компьютер.
Поскольку информация в компьютер должна вводиться в виде кода, то
такие приборы можно отнести к классу специфических цифровых при-
боров. Удобства использования компьютерного выхода в измерительных
приборах совершенно очевидны:
♦ отсутствие необходимости использования самописцев;
♦ высокая помехоустойчивость;
♦ широкие возможности обработки и представления результатов;
♦ возможность передачи полученной информации по каналам связи
и многое другое.
422
Электротехнический справочник
11.2. Как измерить удельное сопротивление земли
Электрофизические свойства земли
Электрофизические свойства земли, в которой находится заземлитель,
определяются ее удельным сопротивлением. Чем удельное сопротивле-
ние меньше, тем благоприятнее условия для расположения заземлителя.
Определение.
Удельным сопротивлением земли называют сопротивление между
противоположными плоскостями куба земли ребрами размером 1 м
и измеряется в омах.
Чтобы представить себе это сопротивление, напомним, что куб меди с
ребрами 1 м имеет сопротивление 175х10~6 Ом при 20 °C.
Таким образом, например, при значении р=100 Омхм земля имеет
сопротивление в 5,7 млрд, раз больше, чем сопротивление меди в том же
объеме.
Ниже приведены приближенные значения удельных сопротивлений
земли, Омхм, при средней влажности летом при 20 °C:
♦ песок — 400... 1000 и более;
♦ супесок — 150...400;
♦ суглинок — 40...150;
♦ глина — 8...70;
♦ садовая земля — 40;
♦ чернозем — 10...50;
♦ торф — 20;
♦ каменистая глина (приблизительно 50%) — 100;
♦ мергель, известняк, крупнозернистый песок с валунами —
1000...2000;
♦ скала, валуны — 2000...4000;
♦ речная вода (на равнинах) — 10...80;
♦ морская вода — 0,2;
♦ водопроводная вода — 5...60.
В Примечание.
Для сооружения заземлителей необходимо знать не приближенные,
а точные значения удельных сопротивлений земли в данном месте.
Они определяются на местах измерениями.
Свойства земли могут изменяться в зависимости от ее состояния —
влажности, температуры и других факторов. Поэтому они могут иметь
разные значения в разные времена года из-за высыхания или промерза-
ния грунта, а также его состояния в момент измерения.
Глава 11. Электроизмерительные приборы
423
Эти факторы учитываются при измерециях удельного сопротивления
земли сезонными коэффициентами и коэффициентами, учитывающими
состояние земли при измерениях, чтобы требующееся сопротивление
заземляющего устройства сохранялось в любой сезон и при любой влаж-
ности земли, т. е. при неблагоприятных условиях.
В табл. 11.1 приведены коэффициенты, учитывающие состояние земли
при измерениях:
♦ коэффициент kl применяется, если земля влажная, измерениям
предшествовало выпадение большого количества осадков;
♦ коэффициент к2 — если земля нормальной влажности, если измере-
нию предшествовало выпадение небольшого количества осадков;
♦ коэффициент кЗ — если земля сухая, количество осадков ниже
нормы.
Коэффициенты к измеренным значениям удельного сопротивления земли,
учитывающие ее состояние во время измерения Таблица 11.1
Электрод (глубина погружения в землю) kl k2 k3
Вертикальный
3 м 1,15 1 0,92
5 м 1,1 1 0,95
Горизонтальный
Юм 1,7 1 0,75
50 м 1/6 1 08
Измерение удельного сопротивления земли
Измерить удельное сопротивление земли можно прибором (измери-
телем заземлений) типа МС-08 (или другим подобным) методом четырех
электродов. Измерение следует проводить в теплое время года.
Прибор работает по принципу магнитоэ-
лектрического логометра. Прибор содержит
две рамки, одна из которых включается как
амперметр, вторая как вольтметр. Эти обмотки
действуют на ось прибора в противоположных
направлениях, благодаря чему отклонения
стрелки прибора пропорциональны сопротив-
лению. Шкала прибора градуирована в омах.
Источником питания при измерении служит
генератор постоянного тока, приводимый во
вращение от руки. рис „ , Схемаизмерения
Если пропускать ток через крайние элек- удельного сопротивления
троды (рис. 11.1), то между средними электро- земли прибором МС-08
424
Электротехнический справочник
дами возникает разность напряжений U. Значения U в однородной земле
(слое) прямо пропорциональны удельному сопротивлению р и току I и
обратно пропорциональны расстоянию, а между электродами:
U = р1/2ка или р = 2naU/I = 2naR,
где R — показания прибора.
Чем больше значение межэлектродного расстояния а, рис. 11.1, тем
больший объем земли охватывается электрическим полем токовых элек-
тродов. Благодаря этому, изменяя расстояние а, можно получить значе-
ния удельного сопротивления земли в зависимости от разноса электро-
дов. При однородной земле вычисленное значение р не будет изменяться
при изменении расстояния а (изменения мргут быть вследствие разной
степени влажности). В результате измерений, используя зависимость р
от расстояния между электродами, можно судить о величинах удельных
сопротивлений на разной глубине.
Измерение следует производить в стороне от трубопроводов и других
конструкций и частей, которые могут исказить результаты.
11.3. Измерение сопротивления петли
«фаза-нуль»
Сопротивления петли «фаза-нуль»
В соответствии с ПТЭЭП для контроля чувствительности защит к
однофазным замыканиям на землю в установках до 1000 В с глухозазем-
ленной нейтралью необходимо выполнять измерения сопротивления
петли «фаза-нуль».
Для измерения сопротивления петли «фаза-нуль» существует ряд при-
боров, области применения которых приведены в табл. 11.2.
Приборы для измерения электрических параметров заземляющих
устройств, в том числе измерения сопротивления петли фаза-нуль Таблица 11.2
Тип прибора или метод Измеряемый параметр Примечание
М-417 Сопротивление петли с последующим вычислением тока однофазного замыкания Область применения — контроль
ЭКО-200 Ток однофазного замыкания на землю Область применения — контроль
ЭКЗ-01 Ток однофазного замыкания на землю - Область применения — контроль
Амперметр 4-вольтметр Напряжение и ток Высокая точность (область применения — измерения)
Глава 11. Электроизмерительные приборы
425
Проверка производится для наиболее удаленных и наиболее мощных
электроприемников, но не менее 10% их общего количества. Проверку
можно производить по формуле:
• Znem = Zn + Z„J3.
vpp Zn — полное сопротивление проводов петли «фаза-нуль»; Zm — пол-
ное сопротивление питающего трансформатора.
Для алюминиевых и медных проводов Znem = 0,6 Ом/км.
По Znem определяется ток однофазного короткого замыкания на
землю:
1к=иф/гпе1.
Если расчет показывает, что кратность тока однофазного замыкания
на землю на 30% превышает допустимые кратности срабатывания защит-
ных аппаратов, указанные в Правилах устройства электроустановок, то
можно ограничиться расчетом. В противном случае следует провести
прямые измерения тока короткого замыкания специальными прибо-
рами, например, ЭКО-200, ЭКЗ-01 или по методу амперметра-вольтметра
на пониженном напряжении.
Метод амперметра-вольтметра при измерении
сопротивления петли фаза-нуль
Испытуемое электрооборудование отключают от сети. Измерение
производят на переменном токе от понижающего трансформатора. Для
измерения делается искусственное
замыкание одного фазного про-
вода на корпус электроприемника.
Схема испытания приведена на
рис. 11.2.
После подачи напряжения
измеряются ток I и напряжение 17,
измерительный ток должен быть
не менее 10-20 А. Сопротивление
измеренной петли Zn=U/I.
Полученное значение Zn должно
быть арифметически сложено с рас-
четным значением полного сопро-
тивления одной фазы питающего
трансформатора RJ3.
Рис. 11.2. Схема измерения
сопротивления петли фаза-нуль
по методу амперметра-вольтметра
426
Электротехнический справочник
11.4. Способы контроля состояния контактных
соединений
Контроль состояния контактных соединений с помощью
измерительной штанги с милливольтметром
Нагрев контактов определяют в период максимальных нагрузок.
Поскольку металлы контактов имеют значительную теплоемкость и
теплопроводность, поэтому дефект контакта определить трудно.
В Примечание.
В эксплуатации более точная оценка состояния контактов возможна
не по нагреву, а на основании измерения величины падения напряжения
на участке цепи, содержащей контактное соединение, при протека-
нии по контакту рабочего тока или путем измерения величины пере-
ходного сопротивления контакта при помощи милливольтметра и
амперметра (или микроомметра).
Измерение выполняют под рабочим напряжением измерительной
штангой с укрепленным на ней милливольтметром. Метод измерения
основан на сравнении падения напряжения на участке, имеющем кон-
тактное соединение (рис. 11.3, а), с падением напряжения на участке
целого провода (рис. 11.3, а) при неизменной величине тока нагрузки.
щупы, к которым подключен
Рис. 11.3. Положение головки штанги при измерении падения напряжения:
о — на контакте провода; б—на участке провода
Глава 11. Электроизмерительные приборы
427
Контроль состояния контактных соединений методом
амперметра-вольтметра
Во время ремонта выключателей, разъединителей и отделителей изме-
ряют сопротивление постоянному току контактной системы этих аппара-
тов. При этом измеряют сопротивление всей токоведущей цепи каждой
фазы выключателя или разъединителя
(вывод-вывод).
Широкое распространение в прак-
тике измерения сопротивления кон-
тактной системы получил метод ампер-
метра и вольтметра или микроомме-
тра (рис. 11.4). Однако более точные
результаты дает измерение двойным
мостом.
Рис, 11.4. Схема измерения
сопротивления контактного
соединения по методу
милливольтметра и амперметра
11.5. Измерение сопротивления изоляции
электрооборудования с помощью мегаомметра
Руководящие документы
Сопротивление изоляции постоянному току является основным
показателем состояния изоляции, и его измерение является неотъемле-
мой частью испытаний всех видов электрооборудования и электрических
цепей.
Нормы проверок и испытаний изоляции электрооборудования,
определяются ГОСТ, ПУЭ и другими директивными материалами.
Измерение сопротивления изоляции с помощью мегаомметра
Сопротивление изоляции практически во всех случаях измеряется
мегаомметром. Этот прибор включает в себя:
♦ источник напряжения (генератор постоянного тока) чаще всего с
ручным приводом;
♦ магнитоэлектрический логометр;
♦ добавочные сопротивления.
Внимание.
Перед началом измерений необходимо убедиться, что на испытывае-
мом объекте нет напряжения, тщательно очистить изоляцию от
пыли и грязи и заземлить объект для снятия с него возможных оста-
точных зарядов.
428
Электротехнический справочник
Измерения следует производить при устойчивом положении стрелки
прибора. Для этого нужно быстро, но равномерно вращать ручку генера-
тора. Сопротивление изоляции определяется показанием стрелки при-
бора мегаомметра. После окончания измерений испытываемый объект
необходимо разрядить. Для присоединения мегаомметра к испытывае-
мому аппарату или линии следует применять раздельные провода с боль-
шим сопротивлением изоляции (обычно не меньше 100 МОм).
Перед пользованием мегаомметр следует подвергнуть контрольной
проверке, которая заключается в проверке показания по шкале при разом-
кнутых и короткозамкнутых проводах. В первом случае стрелка должна
находиться у отметки шкалы «бесконечность», во втором — у нуля.
Для того чтобы на показания мегаомметра не оказывали влияния токи
утечки по поверхности изоляции, особенно при проведении измерений в
сырую погоду, мегаомметр подключают к измеряемому объекту с исполь-
зованием зажима Э (экран) мегаомметра.
Н Примечание.
Значение сопротивления изоляции в большой степени зависит от
температуры. Сопротивление изоляции следует измерять при тем-
пературе изоляции не ниже +5 °C, кроме случаев, оговоренных специ-
альными инструкциями. При более низких температурах резуль-
таты измерения из-за нестабильного состояния влаги не отражают
истинной характеристики изоляции.
Выбор типа мегаомметра производится в зависимости:
♦ от номинального сопротивления объекта (силовые кабели 1-1000,
коммутационная аппаратура 1000-5000, силовые трансформаторы
10-20000, электрические машины 0,1-1000, фарфоровые изоляторы
100-10000 МОм);
♦ параметров объекта:
♦ номинального напряжения.
Как правило, для измерения сопротивления изоляции оборудования
номинальным напряжением до 1000 В (цепи вторичной коммутации,
двигатели и т. д.) используют мегаомметры на номинальное напряже-
ние 100, 250, 500 и 1000 В, а в электрических установках с номинальным
напряжением более 1000 В применяют мегаомметры на 1000 и 2500 В.
Порядок проведения измерений
при испытании изоляции мегаомметром
1. Измерить сопротивление изоляции соединительных проводов, зна-
чение которого должно быть не меньше верхнего предела измерения
мегаомметра.
Глава 11. Электроизмерительные приборы
429
2. Установить предел измерения:
♦ если значение сопротивления изоляции неизвестно, то во избежа-
ние «зашкаливания» указателя измерителя необходимо начинать с
наибольшего предела измерения;
♦ при выборе предела измерения следует руководствоваться тем, что точ-
ность будет наибольшей при отсчете показаний в рабочей части шкалы.
3. Убедиться в отсутствии напряжения на проверяемом объекте.
4. Отключить или закоротить все детали с пониженной изоляцией или
пониженным испытательным напряжением, конденсаторы и полупрово-
дниковые приборы.
5. На время подключения прибора заземлить испытуемую цепь.
6. Нажав кнопку «высокое напряжение» в приборах, питающихся от
сети, или вращая ручку генератора индукторного мегаомметра со скоро-
стью примерно 120 об/мин, через 60 с после начала измерения зафикси-
ровать значение сопротивления по шкале прибора.
7. При измерении сопротивления изоляции объектов с большой емко-
стью отсчет показаний производить после полного успокоения стрелки.
8. После окончания измерения, особенно для оборудования с большой
емкостью (например, кабели большой протяженности), прежде чем отсо-
единять концы прибора, необходимо снять накопленный заряд путем
наложения заземления.
Присоединение токоотводящего электрода
Когда результат измерения сопротивления изоляции может быть
искажен поверхностными токами утечки, например, за счет увлажнен-
ности поверхности изолирующих частей установки, на изоляцию объ-
екта накладывают токоотводящий электрод, присоединяемый к зажиму
мегаомметра Э.
Присоединение токоотводящего электрода Э определяется из усло-
вия создания наибольшей разности потенциалов между землей и местом
присоединения экрана.
В случае измерения изоляции кабеля, изолированного от земли, зажим
Э присоединяется к броне кабеля при измерении сопротивления:
♦ изоляции между обмотками электрических машин зажим Э при-
соединяется к корпусу;
♦ обмоток трансформатора зажим Э присоединяется под юбкой
выходного изолятора.
И Примечание.
Измерение сопротивления изоляции силовых и осветительных про-
водок производится при включенных выключателях, снятых плавких
430
Электротехнический справочник
вставках, отключенных электроприемниках, приборах, аппаратах,
вывернутых лампах.
Категорически запрещается измерять изоляцию на линии, если она
хотя бы на небольшом участке проходит вблизи другой линии, нахо-
дящейся под напряжением, а также во время грозы на воздушных
линиях передачи.
11.6. Измерение сопротивления контура
защитного заземления
Защитное заземление
0 Определение.
Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое
соединение с землей или эквивалентом металлических нетоковеду-
щих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие
замыкания.фазного провода на корпус.
Задача защитного заземления — устранение опасности поражения
током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим метал-
лическим частям электроустановки, оказавшейся под напряжением.
Принцип действия заземления — снижение напряжения между корпу-
сом, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения.
Заземляющие устройства после монтажных работ и периодически
не реже один раз в год испытываются по программе Правил устройства
электроустановок. По программе испытания производится измерение
сопротивления заземляющего устройства.
Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены
нейтрали генераторов или трансформаторов или выводов источников
однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4, 8 Ом,
соответственно:
♦ при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного
тока;
♦ 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
Измерители сопротивления заземления
Измерения сопротивления контура заземляющего устройства произ-
водятся измерителем заземления М416, ЦС4107 или Ф4103-М1.
Измерители заземления М416 предназначены для измерения сопро-
тивления заземляющих устройств, активных сопротивлений и могут
быть использованы для определения удельного сопротивления грунта.
Глава 11. Электроизмерительные приборы
431
Диапазон измерения прибора от 0,1 до 1000 Ом и имеет четыре диапа-
зона измерения: 0,1-10, 0,5-50, 2,0-200,100-1000 Ом. Источником пита-
ния служат три соединенные последовательно сухие гальванические эле-
мента напряжением по 1,5 В.
Измеритель сопротивления заземления Ф4103-М1 предназначен для
измерения сопротивления заземляющих устройств, удельного сопротив-
ления грунтов и активных сопротивлений как при наличии помех, так и
без них с диапазоном измерений от 0-0,3 Ом до 0-15 кОм (10 диапазо-
нов).
Класс точности измерительного прибора Ф4103 — 2,5 и 4 (в зависимо-
сти от диапазона измерения). Питание — элемент (R20, RL20), 9 шт.
Перед проведением измерений измерителем Ф4103 необходимо, по
возможности, уменьшить количество факторов, вызывающих дополни-
тельную погрешность, например:
♦ устанавливать измеритель практически горизонтально, вдали от
мощных электрических полей;
♦ использовать источники питания 12±0,25 В;
♦ индуктивную составляющую учитывать только для контуров,
сопротивление которых меньше 0,5 Ом;
♦ определять наличие помех и так далее.
Помехи переменного тока выявляются по качаниям стрелки при вра-
щении ручки ПДСТ в режиме «ИЗМ1». Помехи импульсного (скачкоо-
бразного) характера и высокочастотные радиопомехи выявляются по
постоянным непериодическим колебаниям стрелки.
Порядок проведения измерения сопротивления
контура защитного заземления
1. Установить элементы питания в измеритель заземления.
2. Установить переключатель в положение «Контроль 5 О», нажать
кнопку и вращением ручки «реохорд» добиться установки стрелки инди-
катора в нулевую отметку шкалы.
3. Подключить соединительные провода к прибору, как показано на
рис. 11.5, если измерения производятся прибором М416 или рис. 11.6,
если измерения производятся прибором Ф4103-М1.
4. Углубить дополнительные вспомогательные электроды (заземлитель
и зонд) по схеме рис. 11.5 и рис. 11.6 на глубину 0,5 м и подключить к ним
соединительные провода.
5. Переключатель установить в положение «XI».
6. Нажать кнопку и вращая ручку «реохорда» приблизить стрелку
индикатора к нулю.
7. Результат измерения умножить на множитель.
432
Электротехнический справочник
Измеритель сопротивления заземления
Ф4103-М1
Рис. 11.6. Подключение прибора Ф4103-М1 для
измерения сопротивления контура заземления:
а — схема подключения; б — контур заземления
Как провести проверку соединения заземлителей
с заземляемыми элементами
Первоначально при проверке соединения заземлителей с заземляе-
мыми элементами простукиванием и осмотром выявляют видимые
дефекты и обрывы. Для окончательного заключения об исправности
заземляющих проводников, надежности болтовых и сварочных соеди-
нений измеряют сопротивление участков цепи между заземлителем и
заземленными элементами.
Данные, полученные в период наладки, могут быть использованы как
исходные для сравнения при последующих эксплуатационных провер-
ках.
В сетях простой конфигурации измеряется непосредственно сопро-
тивление между заземлителем и каждым заземляемым элементом.
Глава 11. Электроизмерительные приборы
433
В сложных, разветвленных сетях измеряют:
♦ сначала — сопротивление между заземлителем и отдельными участ-
ками магистрали заземления (например, внутри цеха);
♦ затем — сопротивление между этими участками и заземляемыми
элементами.
0 Внимание.
Перед измерением необходимо убедиться в отсутствии напряжения
на корпусах проверяемого оборудования!
Для присоединения провода к металлическим корпусам удобно поль-
зоваться специальным щупом из трехгранного напильника с изолирую-
щей ручкой и контактным зажимом. В этом случае работу выполняют
два человека:
♦ один касается щупом корпуса;
♦ другой производит измерения прибором, жестко подсоединенным
к магистральной шине проводом со струбциной.
При большой длине соединительных проводов следует учитывать их
сопротивление.
Измерения можно производить омметрами любого типа, а также
измерителями заземления типов М-416, ЦС4107 или Ф4103 и др.
Скрытые дефекты проводки могут быть выявлены при измере-
ниях методом амперметра-вольтметра, поскольку протекание токов
10-30 А вызывает:
♦ нагрев или искрение в плохих контактных соединениях;
♦ выгорание случайных перемычек.
В качестве источника тока может быть применен трансформатор с
выходным напряжением 12-42 В.
ГЛАВА 12
ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:
УСТРОЙСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
12.1. Схемы включения нагревательных элементов
электротермических установок
Общее сведения
Нагревательные элементы электротермических установок рассчитаны
на конкретное значение мощности и напряжения. Чтобы обеспечить
номинальный режим, нагревательные элементы подключают к питаю-
щей сети соответствующего напряжения.
В процессе работы нагревательной электротермической установки
мощность электрических нагревателей можно регулировать, например,
изменяя напряжение питания UH или сопротивление нагревателя RH.
Наиболее просто мощность регулировать ступенчато, переключая нагре-
вательные элементы электротермических установок на различные схемы
соединения. При этом изменяются либо число подключенных к сети эле-
ментов и их общее сопротивление, либо напряжение на каждом из них.
Нагреватели мощностью до 1 кВт обычно выполняют однофазными, а
свыше 1 кВт — трехфазными.
Однофазные нагревательные установки
Однофазные нагревательные установки с регулируемой мощностью
имеют два или более нагревательных элемента (секции). Регулируют
мощность таких установок переключением секций, включая их парал-
лельно или последовательно (рис. 12.1, а).
Так максимальная мощность будет у параллельно включенных секций:
_£72_и-£/2
пар R RXH ‘
где jR1h — сопротивление одного нагревателя, Ом; п — число секций в
электротермической установке.
Глава 12. Электронагревательные элементы: устройство, эксплуатация и ремонт
435
Рис. 12.1. Схемы включения секций электронагревательных устройств:
а — однофазных; б—трехфазных
В случае последовательно включенных секций электротермической
установки, ее мощность будет минимальной:
Т Г2 Г Г2
ИОСЛ т\ •
2? n-RlH
Отношение этих мощностей при одинаковом значении питающего
напряжения составляет:
р
~^ = п2.
р
поел
Трехфазные нагревательные установки
Для трехфазных электротермических установок число секций кратно
трем, поэтому с учетом того, что такое соединение представляет собой
симметричную систему:
Р = ЗРф=Ыф1ф cosep.
Для трехфазных электротермических установок (рис. 12.1, б), у кото-
рых элементы в секциях соединены по схеме «звезда»:
3U1 и2
Р — згу т —__i- —__
Гзв 2>иф1ф „ п •
436
Электротехнический справочник
Для трехфазных электротермических установок, у которых элементы
в секциях соединены по схеме «треугольник»:
3U2
Р =3U I = —*-
Гтр ^ф1ф .
Отношение мощностей:
Р IP =3/1
Изменяя схему включения нагревательных элементов, мощность можно
регулировать ступенчато, что приемлемо, когда не требуется точное под-
держание температуры. Такое регулирование называется ступенчатым.
Изменением напряжения питания Unum тоже можно регулировать
мощность и более точно поддерживать температуру. Такое регулирова-
ние называется плавным.
12.2. Трубчатые электрические нагреватели
Общее сведения
Любой электрический нагреватель сопротивления представляет собой
высокоомное сопротивление (нагревательный элемент), оборудованный
вспомогательными устройствами для подвода тока, электроизоляции,
защиты от механических повреждений, крепления.
Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) являются наиболее распро-
страненными электротермическими устройствами установок низко- и
среднетемпературного нагрева. Они полностью защищены от внешних
воздействий, в том числе от доступа воздуха.
Устройство ТЭНов
Обычно ТЭН состоит из тонкостенной (0,8-1,2 мм) металлической,
керамической или кварцевой трубки (оболочки), в которой размещена
спираль из проволоки большого удельного электрического сопротив-
ления. Концы спирали соединены с контактным стержнем, наружные
выводы которого служат для подключения нагревателя к питающей
сети.
Материалом трубки могут быть:
♦ углеродистая сталь, если температура поверхности ТЭНа в рабочем
режиме не превышает 450 °C;
♦ нержавеющая сталь при более высоких температурах или при
работе ТЭНа в агрессивных средах.
Глава 12. Электронагревательные элементы: устройство, эксплуатация и ремонт
437
Спираль изолируют от трубки
наполнителем (не обязательно, только
для токопроводящих трубок), имею-
щим высокие электроизоляционные
свойства и хорошо проводящим тепло.
В качестве наполнителя чаще всего
применяют периклаз (кристалличе-
ская смесь магния). После заполнения
наполнителя трубку ТЭНа опрессовы-
вают.
Рис, 12.2. Примеры форм ТЭНов
трубчатого исполнения
Под большим давлением периклаз превращается в монолит, надежно
фиксирующий спираль по оси трубки ТЭНа. Опрессованный ТЭН может
быть изогнут для придания необходимой формы (рис. 12.2). Контактные
стержни ТЭНа изолируют от трубки. Торцы герметизируют влагозащи-
щенным кремнийограническим лаком.
Достоинства и недостатки ТЭНов
Преимущество ТЭНов — универсальность, надежность и безопас-
ность обслуживания. Их можно использовать при контакте с газоо-
бразными и жидкими средами. ТЭНы не боятся вибраций и ударов, но
не являются взрывобезопасными. Рабочая температура ТЭНов может
достигать 800 °C. Это позволяет использовать их не только в установках
кондуктивного и конвекционного нагрева, но и в качестве излучателей в
установках лучистого (инфракрасного) нагрева. Вследствие герметиза-
ции спиралей срок службы ТЭНов достигает 10 тыс. ч.
ТЭНы выпускают разнообразной конструкции, что позволяет встраи-
вать их в самые разные установки, начиная от промышленных печей и до
бытовых электронагревательных приборов. Помимо обычного исполне-
ния выпускают одноконцевые ТЭНы патронного типа с диаметром от 6,5
до 20 мм, отличающиеся высокой удельной поверхностной мощностью, а
также плоские ТЭНы с развитой теплоотдающей поверхностью.
К недостаткам ТЭНов следует отнести:
♦ высокую металлоемкость и стоимость из-за использования дорого-
стоящих материалов (нихром, нержавеющая сталь);
♦ невозможность ремонта при перегорании спирали.
Рекомендации по выбору ТЭНа
При выборе ТЭНов необходимо учитывать:
♦ назначение ТЭНа;
♦ его мощность;
438
Электротехнический справочник
♦ питающее напряжение;
♦ условия эксплуатации (нагреваемая среда, характер нагрева, усло-
вия теплообмена, необходимую температуру).
ТЭНы выбирают из расчетной мощности:
Ррвст = (К3.Р)/П,
где К3 — коэффициент запаса (1,1-1,3); т| — КПД, учитывающий потери
мощности.
Из каталога находят ТЭН, соответствующий условиям эксплуатации
по напряжению, мощности, температуре оболочки и нагреваемой среде, а
также форме, возможности размещения ТЭНа в рабочем пространстве.
Затем определяют количество ТЭНов в зависимости от Ррасч и единич-
ной их мощности.
Эксплуатация ТЭНов
, Основные причины отказы ТЭНов в процессе эксплуатации:
♦ вспучивание оболочки ТЭНа в результате его перегрева;
♦ нарушение герметизации выводных концов;
♦ коррозионное нарушение оболочки;
♦ разрыв спирали из-за перегрева.
Эти причины вызваны чрезмерными усилиями на контактные стержни
при подключении проводов к ТЭНам, образованием слоя накипи на
поверхности трубки ТЭНа.
Надежность работы трубчатых электронагревателей можно увеличить
при выполнении следующих рекомендаций:
♦ во-первых, при подключении проводов к ТЭНам не следует прикла-
дывать к гайкам контактных стержней излишнее усилие, в резуль-
тате которого нарушается герметичность выводных концов;
♦ во-вторых, необходимо исключить работу ТЭНов без воды в водо-
нагревательных устройствах;
♦ в-третьих, необходимо очищать накипь с поверхности ТЭНов 1 раз в
2-3 месяца, не допуская отложений на ТЭНе толщиной более 2 мм.
ГЛАВА 13
ТРАНСФОРМАТОРЫ И АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ:
УСТРОЙСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
13.1. Силовые трансформаторы: назначение,
классификация, номинальные данные
трансформаторов
Назначение трансформаторов
0 Определение.
Трансформаторы — приборы, служащие для преобразования элек-
трических токов одного напряжения в токи другого напряжения.
Основное назначение трансформаторов — изменять напряжение
переменного тока. Трансформаторы применяются также для преобразо-
вания числа фаз и частоты. Наибольшее распространение имеют сило-
вые трансформаторы напряжения, которые выпускаются электротех-
нической промышленностью на мощности свыше миллиона киловольт-
ампер и на напряжения до 1150-1500 кВ.
Для передачи и распределения электрической энергии необходимо
повысить напряжение турбогенераторов и гидрогенераторов, установ-
ленных на электростанциях, с 16-24 кВ до напряжений ПО, 150, 220, 330,
500, 750 и 1150 кВ, используемых в линиях передачи, а затем снова пони-
зить до 35,10,6, 3,0,66,0,38 и 0,22 кВ, чтобы использовать энергию в про-
мышленности, сельском хозяйстве и быту.
Силовые трансформаторы выпускаются в основном на частоту 50 Гц.
Классификация трансформаторов
Трансформаторы малой мощности широко используют в различ-
ных электротехнических установках, системах передачи и переработки
информации и других устройствах.
По числу фаз трансформаторы делятся на одно-, двух-, трех- и много-
фазные. Силовые трансформаторы выпускаются в основном в трехфаз-
ном исполнении.
440
Электротехнический справочник
Рис. 13.1. Трансформатор
сухого типа изоляции
Трансформаторы имеют две или несколько
обмоток, индуктивно связанных друг с дру-
гом. Обмотки, потребляющие энергию из сети,
называются первичными. Обмотки, отдающие
электрическую энергию потребителю, называ-
ются вторичными.
Многофазные трансформаторы имеют
обмотки, соединенные в многолучевую звезду
или многоугольник. Трехфазные трансформа-
торы имеют соединение в трехлучевую звезду
и треугольник.
По конструкции силовые трансформаторы
делят на масляные и сухие (рис. 13.1).
В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками находится
в баке, заполненном трансформаторным маслом, которое является хоро-
шим изолятором и охлаждающим агентом.
Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом. Они применяются в
жилых и промышленных помещениях, в которых эксплуатация масля-
ного трансформатора нежелательна. Трансформаторное масло является
горючим, и при нарушении герметичности бака масло может повредить
другое оборудование.
Повышающие и понижающие трансформаторы
В зависимости от соотношения напряжений на первичной и вторичной
обмотках трансформаторы делятся на повышающие и понижающие:
♦ в повышающем трансформаторе первичная обмотка имеет низкое
напряжение, а вторичная — высокое;
♦ в понижающем трансформаторе, наоборот, вторичная обмотка
имеет низкое напряжение, а первичная — высокое.
Трансформаторы, имеющие одну первичную и одну вторичную
обмотки, называются двухобмоточными. Достаточно широко распро-
странены трехобмоточные трансформаторы, имеющие на каждую фазу
три обмотки, например, две на стороне низкого напряжения, одну — на
стороне высокого напряжения или наоборот. Многофазные трансформа-
торы могут иметь несколько обмоток высокого и низкого напряжения.
Номинальные данные трансформаторов
Номинальные данные трансформатора, на которые он рассчитан с
заводской гарантией на 25 лет, указываются в паспортной табличке
трансформатора:
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
441
♦ номинальная полная мощность SH0M, кВА;
♦ номинальное линейное напряжение Un ном, В или кВ;
♦ номинальный линейный ток 1л ном, А;
♦ номинальная частота/, Гц;
♦ число фаз;
♦ схема и группа соединения обмоток;
♦ напряжение короткого замыкания UK, %;
♦ режим работы;
♦ способ охлаждения, дата изготовления.
В табличке приводятся также данные, необходимые для монтажа:
полная масса, масса масла, масса выемной (активной) части трансформа-
тора. Указываются тип трансформатора в соответствии с ГОСТ на марки
трансформаторов и завод-изготовитель.
Номинальная мощность однофазного трансформатора определяется
по формуле: SH0M = ЦН0М-/1Н0А(, а трехфазного
с — рхтт . т — лтт . т
НОМ * ^^Л.НОМ ^Хл.ном Хф.ном ^Хф.НОМУ
где и1ф.ноМ’ ^.ном и Цф.ном — соответственно номинальные линейные
и фазные значения напряжений и токов.
Номинальными напряжениями трансформатора являются линей-
ные напряжения при холостом ходе на первичной и вторичной обмот-
ках трансформатора. За номинальные токи первичной и вторичной
обмоток трансформатора принимаются токи, рассчитанные по номи-
нальной мощности при номинальных первичных и вторичных напря-
жениях.
13.2. Автотрансформаторы
Назначение и устройство автотрансформаторов
Наряду с трансформаторами широко применяются автотрансформа-
торы, в которых имеется электрическая связь между первичной и вторич-
ной обмотками. Мощность из одной обмотки автотрансформатора в дру-
гую передается как магнитным полем, так и за счет электрической связи.
Автотрансформаторы строятся на большие мощности и высокие напряже-
ния и применяются в энергосистемах, а также используются для регулиро-
вания напряжения в установках небольшой мощности.
И Примечание.
Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем,
что у них обмотка низшего напряжения является частью обмотки
442
Электротехнический справочник
высшего напряжения, т. е. цепи этих обмоток имеют не только маг-
нитную, но и гальваническую связь.
В конструктивном отношении автотрансформаторы практически не
отличаются от трансформаторов. На стержнях магнитопровода распола-
гаются две обмотки. Выводы берутся от двух обмоток и общей точки.
Принцип действия автотрансформаторов
В зависимости от включения обмоток автотрансформатора можно
получить повышение или понижение напряжения (рис. 13.2).
Если присоединить источник переменного напряжения к точкам
А (а) и X (%) (рис. 13.2), то в сердечнике возникнет переменный магнит-
ный поток. В каждом из витков обмотки будет индуктироваться ЭДС
одной и той же величины. Очевидно, между точками аи X возникнет
ЭДС, равная ЭДС одного витка, умноженной на число витков, заключен-
ных между точками а и X.
Если присоединить к обмотке в точках а и X какую-нибудь нагрузку,
то вторичный ток 12 будет проходить по части обмотки и именно между
точками а и X. Но так как по этим же виткам проходит и первичный ток
1Р то оба тока геометрически сложатся, и по участку аХ будет протекать
очень небольшой по величине ток, определяемый разностью этих токов.
Это позволяет часть обмотки сделать из провода малого сечения, чтобы
сэкономить медь. Если принять во внимание, что этот участок состав-
ляет большую часть всех витков, то и экономия меди получается весьма
ощутимой.
Таким образом, автотрансформаторы целесообразно использовать для
незначительного понижения или повышения напряжения, когда в части
обмотки, являющейся общей для обеих цепей автотрансформатора, уста-
навливается уменьшенный ток что позволяет выполнить ее более тонким
проводом и сэкономить цветной металл. Одновременно с этим умень-
шается расход стали на изготовление магнитопровода, сечение которого
получается меньше, чем у трансформатора.
В электромагнитных преоб-
разователях энергии — транс-
форматорах — передача энер-
гии из одной обмотки в другую
осуществляется магнитным
полем, энергия которого сосре-
доточена в магнитопроводе.
В автотрансформаторах пере-
дача энергии осуществляется
Рис. 13.2. Схемы однофазных
автотрансформаторов:
а — понижающего; б — повышающего
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
443
как магнитным полем, так и за счет электрической связи между первич-
ной и вторичной обмотками.
И Примечание.
Автотрансформаторы успешно конкурируют с двухобмоточными
трансформаторами, когда их коэффициент трансформации мало
отличается от единицы и не более 1,5...2. При коэффициенте транс-
формации свыше 3 автотрансформаторы себя не оправдывают. Их
минус —т наличие гальванической связи нагрузки с питающей сетью.
Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы)
Автотрансформаторы применяются в низковольтных сетях в качестве
лабораторных регуляторов напряжения небольшой мощности (ЛАТР).
В таких автотрансформаторах регулирование напряжения осуществля-
ется при перемещении скользящего контакта по виткам обмотки.
Лабораторные регулируемые однофазные автотрансформаторы
состоят из кольцеобразного ферромагнитного магнитопровода, обмо-
танного одним слоем изолированного медного провода.
От этой обмотки сделано несколько постоянных ответвлений, что
позволяет использовать эти устройства как понижающие или повы-
шающие автотрансформаторы с определенным постоянным коэффи-
циентом трансформации. Кроме того, на
поверхности обмотки, очищенной от изоля-
ции, имеется узкая дорожка, по которой по
окружности тороидального сердечника пере-
мещают щеточный или роликовый контакт
для получения плавно регулируемого вто-
ричного напряжения в пределах от нуля до
250 В (рис. 13.3).
Лабораторные автотрансформаторы изго-
товляют номинальной мощностью 0,5; 1; 2; 5;
Рис. 13.3. Схема лабораторного
регулируемого однофазного
автотрансформатора
7,5 кВА.
Н Примечание.
При замыкании соседних витков в ЛАТР не происходит витковых
замыканий, так как токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке
автотрансформатора близки друг к другу и направлены встречно.
444
Электротехнический справочник
Трехфазные автотрансформаторы
Наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами
часто применяются трехфазные двух- и трехобмоточные автотрансфор-
маторы.
В трехфазных автотрансформаторах фазы обычно соединяют звездой
с выведенной нейтральной точкой (рис. 13.4). При необходимости пони-
жения напряжения электрическую энергию подводят к зажимам А, В, С и
отводят от зажимов а, &, с, а при повышении
напряжения — наоборот. Их применяют в
качестве устройств для снижения напряже-
ния при пуске мощных двигателей, а также
для ступенчатого регулирования напряже-
ния на зажимах нагревательных элементов
А а В b С с О
Рис. 13.4. Схема трехфазного
автотрансформатора с
соединением фаз обмотки звездой
с выведенной нейтральной
точкой
электрических печей.
Трехфазные высоковольтные трехоб-
моточные трансформаторы используются
также в высоковольтных электрических
сетях.
Трехфазные автотрансформаторы, как правило, на стороне высшего
напряжения соединяются в звезду с нулевым проводом. Соединение в
звезду обеспечивает снижение напряжения, на которое рассчитывается
изоляция автотрансформатора.
Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обе-
спечивает снижение стоимости передачи энергии, но приводит к увели-
чению токов короткого замыкания.
Недостатки автотрансформаторов
Недостатком автотрансформатора является необходимость выполне-
ния изоляции обеих обмоток на большее напряжение, так как обмотки
имеют электрическую связь.
Существенный недостаток автотрансформаторов — гальваническая
связь между первичной и вторичной цепями, что не позволяет исполь-
зовать их в качестве силовых в сетях 6-10 кВ при понижении напряже-
ния до 0,38 кВ, так как напряжение 380 В подводится к оборудованию, на
котором работают люди.
При авариях из-за наличия электрической связи между обмотками в
автотрансформаторе высшее напряжение может оказаться приложен-
ным к обмотке низшего. При этом все части эксплуатируемой установки
окажутся соединенными с высоковольтной частью, что не допускается по
условиям безопасности обслуживания и из-за возможности пробоя изо-
ляции токопроводящих частей присоединенного электрооборудования.
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
445
13.3. Схемы и группы соединений обмоток
трансформаторов
Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов
Трехфазный трансформатор имеет две трехфазные обмотки — выс-
шего и низшего напряжения, в каждую из которых входят по три фазные
обмотки, или фазы. Таким образом, трехфазный трансформатор имеет
шесть независимых фазных обмоток и 12 выводов с соответствующими
зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения
обозначают буквами А, В, С, конечные выводы — X, К 2, а для аналогич-
ных выводов фаз обмотки низшего напряжения применяют обозначе-
ния: а, Ь, с, х, у, z.
В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соеди-
няют
♦ либо в звезду — А;
♦ либо в треугольник — Д (рис. 13.5).
Выбор схемы соединений зависит от усло-
вий работы трансформатора. Например, в
сетях с напряжением 35 кВ и более выгодно
соединять обмотки в звезду и заземлять
нулевую точку, так как при этом напряже-
ние проводов линии передачи будет в 43 раз
меньше линейного, что приводит к сниже-
А В С а b с
Рис. 13.5. Включение
обмоток трансформатора
в звезду М и треугольник (К)
нию стоимости изоляции.
Фазный коэффициент трансформации трехфазного трансформатора
находят как соотношение фазных напряжений при холостом ходе:
^ф ^ф внх! ^ф них’
а линейный коэффициент трансформации, зависящий от фазного коэф-
фициента трансформации и типа соединения фазных обмоток высшего
и низшего напряжений трансформатора, по формуле:
Пп = ип^г/ил^у.
Л Л &г1Л Л пггЛ
Если соединений фазных обмоток выполнено по схемам «звезда-
звезда» (А/А) или «треугольник-треугольник» (Д/Д), то оба коэффици-
ента трансформации одинаковы, т. е.
Пф =
446
Электротехнический справочник
При соединении фаз обмоток трансформатора по схеме;
♦ «звезда-треугольник» (А/А) — пл = Пф-JS-,
♦ «треугольник-звезда» (А/А)— пл =
Группы соединений обмоток трансформатора
Группа соединений обмоток трансформатора характеризует взаимную
ориентацию напряжений первичной и вторичной обмоток. Изменение
взаимной ориентации этих напряжений осуществляется соответствую-
щей перемаркировкой начал и концов обмоток.
Рассмотрим сначала влияние надписи на фазу вторичного напряжения
по отношению к первичному на примере однофазного трансформатора
(рис. 13.6, а).
Обе обмотки расположены на одном стержне и имеют одинаковое
направленйе намотки. Будем считать верхние клеммы началами, а ниж-
ние — концами обмоток. Тогда ЭДС Е1 и Е2 будут совпадать по фазе и,
соответственно, будут совпадать напряжение сети U1 и напряжение на
нагрузке U2 (рис. 13.6, б).
Если теперь во вторичной обмотке принять обратную маркировку
зажимов (рис. 13.6, в), то по отношению к нагрузке ЭДС Е2 меняет фазу
на 180°. Следовательно, и фаза напряжения U2 меняется на 180°.
Таким образом, в однофазных трансформаторах возможны две группы
соединений, соответствующих углам сдвига 0 и 180°. На практике для
удобства обозначения групп используют циферблат часов. Напряжение
первичной обмотки U1 изображают минутной стрелкой, установленной
постоянно на цифре 12, а часовая стрелка занимает различные положе-
ния в зависимости от угла сдвига между Ши U2. Сдвиг 0 °C соответ-
ствует группе 0, а сдвиг 180° — группе 6 (рис. 13.7).
в
Рис. 13.6. Влияние маркировки начал и концов обмоток
на фазу вторичного напряжения по отношению к первичному:
а — одинаковое направление намотки; б—ЭДС Е1 и Е2 совпадают по фазе:
в — ЭДС Е2 меняет фазу на 180°
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство эксплуатация и ремонт
447
Рис. 13.7. Циферблат
часов для обозначения
групп соединений
Рис. 13.8. Группа соединений обмоток А/А — 0:
а — схема соединений; б—векторные диаграммы
В трехфазных трансформаторах можно получить 12 различных групп
соединений обмоток. Рассмотрим несколько примеров.
Пусть обмотки трансформатора соединены по схеме А/А (рис. 13.8).
Обмотки, расположенные на одном стержне, будем располагать одну под
другой.
Зажимы Аи а соединим для совмещения потенциальных диаграмм.
Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треу-
гольником АВС. Положение векторов напряжений вторичной обмотки
будет зависеть от маркировки зажимов. Для маркировки на рис. 13.8, а
ЭДС соответствующих фаз первичной и вторичной обмоток совпадают,
поэтому будут совпадать линейные и фазные напряжения первичной и
вторичной обмоток (рис. 13.8, б). Схема имеет группу А/А — 0.
Изменим маркировку зажимов вторичной обмотки на противопо-
ложную (рис. 13.9, а). При перемаркировке концов и начал вторичной
обмотки фаза ЭДС меняется на 180°. Следовательно, номер группы меня-
ется на 6. Данная схема имеет группу А/А — 6.
Рис. 13.9. Группа соединений
обмоток А/А — 6:
а — схема соединений;
б — векторные диаграммы
448
Электротехнический справочник
Рис. 13.10. Группа соединений
обмоток А/А — 4:
а — схема соединений;
б—векторные диаграммы
На рис. 13.10 представлена схема, в которой по сравнению со схе-
мой рис. 13.8 выполнена круговая перемаркировка зажимов вторич-
ной обмотки (а—>Ь , Ь—>с, с—>а). При этом фазы соответствующих ЭДС
вторичной обмотки сдвигаются на 120° и, следовательно, номер группы
меняется на 4.
Схемы соединений А/А позволяют получить четные номера групп, при
соединении обмоток по схеме А/А номера групп получаются нечетными.
В качестве примера рассмотрим схему, представленную на рис. 13.11.
В этой схеме фазные ЭДС вторичной обмотки совпадают с линейными,
поэтому треугольник abc поворачивается на 30° против часовой стрелки
по отношению к треугольнику АВС. Но так как угол между линейными
напряжениями первичной и вторичной обмоток отсчитывается по часо-
вой стрелке, то группа будет иметь номер 11.
И Примечание.
Из двенадцати возможных групп соединений обмоток трехфазных
трансформаторов стандартизованы две: А/А — 0 и А/д — 11. Они,
как правило, и применяются на практике.
Рис. 13.11. Группа соединений
обмоток А/А — 0:
а — схема соединений;
б — векторные диаграммы
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
449
13.4. Параллельная работа силовых
трансформаторов
Условия параллельной работы трансформаторов
При параллельной работе трансформаторов первичные их обмотки
присоединяют к общей питающей сети, а вторичные — к общей сети,
предназначенной для электроснабжения приемников электрической
энергии.
И Примечание.
Для лучшего использования трансформаторов при параллельной
работе необходимо нагрузки распределять между ними прямо про-
порционально их номинальным мощностям.
Это достигается:
♦ тождественностью групп соединения обмоток;
♦ равенством в пределах допусков соответственно номинальных пер-
вичных и вторичных напряжений;
♦ равенством в пределах допусков напряжений короткого замыкания.
Нарушение первого условия вызывает появление больших уравни-
тельных токов между обмотками трансформаторов, которые приводят к
быстрому чрезмерному их нагреву. Требование равенства соответственно
номинальных первичных и вторичных напряжений сводится к установле-
нию равенства коэффициентов трансформации, которые не должны отли-
чаться друг от друга более чем на ±0,5 % их среднего значения во избежа-
ние недопустимых уравнительных токов обмоток трансформаторов.
Рис. 13.12. Схема
включения трехфазных
трансформаторов для
параллельной работы
Различие между напряжениями корот-
кого замыкания трансформаторов при
параллельной работе допускают до ±10 %
их среднего значения, так как неравенство
этих величин вызывает перегрузку тех
трансформаторов, у которых напряжение
короткого замыкания имеет меньшее зна-
чение. Помимо этого, рекомендуется, чтобы
отношение номинальных мощностей парал-
лельно работающих трансформаторов не
превышало 3:1.
При параллельном включении трехфаз-
ных трансформаторов нужно, чтобы их
одноименные зажимы были присоединены к
одному и тому же проводу сети (рис. 13.12),
а перед первоначальным включением про-
450
Электротехнический справочник
ведена фазировка, т. е. проверка соответствия по фазе вторичных ЭДС.
при подключении первичных обмоток к общей сети.
Распределение нагрузок между трансформаторами,
включенными на параллельную работу
Распределение нагрузок S1 и S2 между параллельно работающими
трансформаторами (рис. 13.13) подчинено уравнению
Sl/S2 = (SlHOJS2HJx(UiaJUK1.)y
где ^1нол(’ ^2ном — номинальные мощности; 17кГ, Uk2* — напряжение корот-
кого замыкания трансформаторов, включаемых на параллельную
работу.
Некоторое перераспределение нагрузки между параллельно работаю-
щими трансформаторами с различными напряжениями короткого замы-
кания осуществляют изменением их коэффициентов трансформации
путем переключения ответвлений первичных обмоток. Переключение
необходимо выполнять так, чтобы у недогруженных трансформаторов
вторичное напряжение при холостом ходе было выше, чем у трансформа-
торов, работающих с перегрузкой. В виде исключения допустима парал-
лельная работа трансформаторов с разными коэффициентами транс-
формации и неодинаковыми напряжениями короткого замыкания при
непременном условии, чтобы ни один из трансформаторов не был пере-
гружен сверх установленных норм.
АВС
Рис. 13.13. Параллельная работа трансформаторов разной мощности
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
451
Фазировка трансформаторов
для включения их на параллельную работу
Как правило, фазировка выполняется на низшем напряжении транс-
форматоров. На обмотках напряжением до 1000 В фазировка проводится
вольтметром на соответствующее напряжение.
Для получения замкнутого электрического контура при выполнении
измерений, фазируемые обмотки следует предварительно соединить в
одной точке, у обмоток с заземленной нейтралью такой точкой является
соединение нейтралей через землю.
У обмоток с изолированной нейтралью перефазировкой соединяют
любые два вывода фазируемых обмоток.
При фазировке трансформаторов с заземленными нейтралями
(рис. 13.14, а) — измеряют напряжение между выводом al и тремя выво-
дами а2, в2, с2у затем между выводом el и этими же тремя выводами, и
наконец между cl и все теми же тремя выводами.
При фазировке трансформаторов без заземленных нейтралей
(13.14, б), последовательно ставят перемычку сначала между выводами
а2-а1 и измеряют напряжение между выводами Ь2-Ь1 и с2-с1, затем ста-
вят перемычку между выводами Ь2-Ь1 и замеряют напряжение между
выводами а2-а1 и с2-с1, и наконец ставят перемычку между выводами
с2-с1 и замеряют напряжение между выводами а2-а1 и Ь2-Ь1.
Для параллельной работы трансформаторов соединяются те выводы,
между которыми нет напряжения.
Рис. 13.14. Схемы фазировки трансформаторов
для включения их на параллельную работу:
а — с заземленными нейтралями; б — без заземленных нейтралей
452
Электротехнический справочник
13.5. Определение коэффициента трансформации
силовых трансформаторов
Значение коэффициента трансформации
1
Определение.
Коэффициентом трансформации называется отношение напряже-
ния обмотки высокого напряжения (ВН) к напряжению обмотки низ-
кого напряжения (НН) при холостом ходе трансформатора: K^/U^
Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом транс-
формации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и
СН/НН (СН — среднего напряжения).
Значение коэффициента трансформации, в первую очередь, важно при
определении тока и напряжения, снимаемого на стороне нагрузки. Так же
оно позволяет проверить правильное число витков обмоток трансформа-
тора, поэтому его определяют на всех ответвлениях обмоток и для всех
фаз. Эти измерения, кроме проверки самого коэффициента трансформа-
ции, дают возможность проверить правильность установки переключателя
напряжения на соответствующих ступенях, а также целость обмоток.
Определение коэффициента трансформации
Если трансформатор монтируется без вскрытия и при этом имеется ряд
ответвлений, он недоступен для измерений, то определение коэффициента
трансформации производится только для доступных ответвлений.
При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент
трансформации достаточно проверить для двух пар обмоток.
О Примечание.
При этом измерения рекомендуется проводить на тех обмотках, для
которых напряжение короткого замыкания наименьшее.
В паспорте каждого трансформатора даются номинальные напря-
жения обеих обмоток, относящиеся к режиму холостого хода. Поэтому
номинальный коэффициент трансформации можно легко определить по
их отношению.
Внимание.
Измеренный коэффициент трансформации на всех ступенях переклю-
чателя ответвлений не должен отличаться более чем на 2 % от коэф-
фициента трансформации на том же ответвлении на других фазах
или от паспортных данных, или от данных предыдущих измерений.
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
453
В случае более значительного отклонения должна быть выяснена его
причина. При отсутствии виткового замыкания трансформатор может
быть введен в работу.
Коэффициент трансформации определяют методами:
♦ двух вольтметров;
♦ моста переменного тока;
♦ постоянного тока;
♦ образцового (стандартного) трансформатора и др.
Метод двух вольтметров
Коэффициент трансформации рекомендуется определять методом
двух вольтметров. Принципиальная схема для определения коэффици-
ента трансформации методом двух вольтметров для однофазных транс-
форматоров дана на рис. 13.15, а.
При испытании трехфазных трансформаторов одновременно изме-
ряют линейные напряжения, соответствующие одноименным зажимам
обеих проверяемых обмоток. Подводимое напряжение не должно пре-
вышать номинального напряжения трансформатора и быть чрезмерно
малым, чтобы на результаты измерений не могли повлиять ошибки
вследствие потери напряжения в обмотках от тока холостого хода, и тока,
обусловленного присоединением измерительного прибора к зажимам
вторичной обмотки.
Подводимое напряжение должно быть от одного (для трансформато-
ров большой мощности) до нескольких десятков процентов номинального
напряжения (для трансформаторов небольшой мощности), если испыта-
ния проводятся с целью проверки паспортных данных трансформаторов.
В большинстве случаев к трансформатору подводят напряжение от
сети 380 В. В случае необходимости вольтметр присоединяется через
трансформатор напряжения или включается с добавочным сопротивле-
нием. Классы точности измерительных приборов — 0,2...0,5.
Рис. 13.15. Метод двух вольтметров
для определения коэффициентов трансформации трансформаторов:
а — деухобмоточных; б — трехобмоточных
454
Электротехнический справочник
Н Примечание.
Допускается присоединять вольтметр V1 к питающим проводам, о
не к вводам трансформатора, если это не отразится на точности
измерений из-за падения напряжения на этих проводах.
При испытании трехфазных трансформаторов симметричное трех-
фазное напряжение подводят к одной обмотке и одновременно измеряют
линейные напряжения на линейных зажимах первичной и вторичной
обмоток.
При измерении фазных напряжений допускается определение коэф-
фициента трансформации по фазным напряжениям соответствующих
фаз. Проверку коэффициента трансформации производят при однофаз-
ном или трехфазном возбуждении трансформатора.
Если коэффициент трансформации был определен на заводе-
изготовителе, то при монтаже целесообразно измерять те же напряжения.
При отсутствии симметричного трехфазного напряжения коэффициент
трансформации трехфазных трансформаторов, имеющих схему соедине-
ния обмоток А/А или А/А, можно определить при помощи фазных напря-
жений с поочередным закорачиванием фаз.
Для этого одну фазу обмотки (например, фазу А), соединенную в тре-
угольник, закорачивают соединением двух соответствующих линейных
зажимов данной обмотки. Затем при однофазном возбуждении опреде-
ляют коэффициент трансформации оставшейся свободной пары фаз,
который при данном методе должен быть равным 2Кф для системы Д/А
при питании со стороны звезды (рис. 13.16) или Кф12 для схемы А/А при
питании со стороны треугольника (рис. 13.17), где Кф — фазный коэффи-
циент трансформации.
Аналогичным образом производят измерения при накоротко замкну-
тых фазах В и С.
При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент транс-
формации достаточно проверить для двух пар обмоток (рис. 13.14, б).
Если у трансформатора выведена нейтраль, доступны все начала и
концы обмоток, то определение коэффициента трансформации можно
производить для фазных напряжений. Проверку коэффициента транс-
формации по фазным напряжениям производят при одно- или трехфаз-
ном возбуждении трансформатора.
D Примечание.
Для трансформаторов с РПН разница коэффициента трансфор-
мации не должна превышать значения ступени регулирования. РПН
предназначены для ступенчатого регулирования напряжения силовых
понижающих трансформаторов под нагрузкой.
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
455
б
Рис. 13.16. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного
по схеме Д/А, при несимметричном трехфозном напряжении:
а..— первое измерение; б— второе измерение; в — третье измерение
а
б
Рис. 13.17. Определение коэффициентов трансформации трансформатора,, соединенного
по схеме А/Д, при несимметричном трехфазном напряжении:
а — первое измерение; б—второе измерение; в — третье измерение
456
Электротехнический справочник
Коэффициент трансформации при приемосдаточных испытаниях
определяется дважды:
♦ первый раз до монтажа, если паспортные данные отсутствуют или
вызывают сомнения;
♦ второй раз непосредственно перед вводом в эксплуатацию при сня-
тии характеристики холостого хода.
Прибор типа УИКТ-3
Для ускорения измерения коэффициента трансформации применяется
универсальный прибор типа УИКТ-3, которым можно измерить коэф-
фициенты трансформации силовых и измерительных трансформаторов
тока и напряжения без применения постороннего источника перемен-
ного тока. Одновременно с измерением коэффициента трансформации
определяется полярность первичной и вторичной обмоток. Погрешность
в измерении не должна превышать 0,5 %
измеряемой величины.
Принцип работы прибора основан
на сравнении напряжений, индуктируе-
мых во вторичной и первичной обмот-
ках трансформатора, с падением напря-
жения на известных сопротивлениях
(рис. 13.18). Сравнение производится по
мостовой схеме. УИКТ-з
13.6. Признаки неисправной работы силовых
трансформаторов при эксплуатации
Перегрузка трансформатора
Необходимо проверить нагрузку трансформатора. У трансформато-
ров с постоянной нагрузкой перегрузку можно установить по амперме-
трам, у трансформаторов с неравномерным графиком нагрузки путем
снятия суточного графика по току
Следует иметь в виду, что трансформаторы допускают нормальные
перегрузки, зависящие от графика нагрузки, температуры окружающей
среды и недогрузки в летнее время. Кроме того, допускаются аварийные
перегрузки трансформаторов независимо от предшествующей нагрузки
и температуры охлаждающей среды.
Допустимые превышения температуры отдельных частей трансфор-
матора и масла над температурой охлаждающей среды, воздуха или воды
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
457
не должны превышать нормативных значений. Если указанные меропри-
ятия не дают должного эффекта, необходимо разгрузить трансформатор,
включив на параллельную работу еще один трансформатор или отклю-
чив менее ответственных потребителей.
Высокая температура трансформаторного помещения. Необходимо
измерить температуру воздуха в трансформаторном помещении на рас-
стоянии 1,5-2 м от бака трансформатора на середине его высоты. Если эта
температура более чем на 8-10 °C превышает температуру наружного воз-
духа, необходимо улучшить вентиляцию трансформаторного помещения.
Низкий уровень масла в трансформаторе. В.данном случае обнажен-
ная часть обмотки и сильно перегревается. Убедившись в отсутствии
течи масла из бака, необходимо долить масло до нормального уровня.
Внутренние повреждения трансформатора:
♦ замыкания между витками, фазами;
♦ образование короткозамкнутых контуров из-за повреждения изо-
ляции болтов (шпилек), стягивающих активную сталь трансформа-
тора;
♦ замыкания между листами активной стали трансформатора.
Все эти недостатки при незначительных короткозамкнутых контурах,
несмотря на высокую местную температуру, не всегда влияют на повы-
шение общей температуры масла. Развитие этих повреждений ведет к
быстрому росту температуры масла.
Ненормальное гудение в трансформаторе
Ослабла прессовка шихтованного магнитопровода трансформатора.
Необходимо подтянуть прессующие болты.
Нарушена прессовка стыков в стыковом магнитопроводе трансфор-
матора. Под влиянием вибрации магнитопровода ослабла затяжка вер-
тикальных болтов, стягивающих стержни с ярмами, это изменило зазоры
в стыках, что и вызвало усиленное гудение. Необходимо перепрессовать
магнитопровод, заменив прокладки в верхних и нижних стыках листов
магнитопровода.
Вибрируют крайние листы магнитопровода трансформатора.
Необходимо расклинить листы электрокартоном.
Ослабли болты, крепящие крышку трансформатора и прочие детали.
Необходимо проверить затяжку всех болтов.
Трансформатор перегружен или нагрузка фаз отличается значитель-
ной несимметричностью. Необходимо устранить перегрузку трансфор-
матора или уменьшить несимметрию нагрузки потребителей.
Возникают замыкания между фазами и витками. Необходимо отре-
монтировать обмотку.
458
Электротехнический справочник
Трансформатор работает при повышенном напряжении. Необходимо
установить переключатель напряжения (при его наличии) в положение,
соответствующее повышенному напряжению.
Потрескивание внутри трансформатора
Перекрытие (но не пробой) между обмоткой или отводами на корпус
вследствие перенапряжений. Необходимо осмотреть и отремонтировать
обмотку
При обрыве заземления могут происходить разряды обмотки или ее
отводов на корпус, что воспринимается как треск внутри трансформатора.
Необходимо восстановить заземление до того уровня, на котором оно
было выполнено заводом-изготовителем: присоединить заземление в тех
же точках и с той же стороны трансформатора, т. е. со стороны выводов
< обмотки низшего напряжения. Однако при неправильном восстановле-
нии заземления в трансформаторе могут возникнуть короткозамкнутые
контуры, в которых могут появиться циркулирующие токи.
Пробой обмоток трансформатора и обрыв в них
Пробой обмоток на корпус между обмотками высшего и низшего
напряжения или между фазами.
Причины пробоя обмоток трансформатора:
♦ возникли перенапряжения, связанные с грозовыми явлениями, ава-
рийными или коммутационными процессами;
♦ резко ухудшилось качество масла (увлажнение, загрязнение и пр.);
♦ понизился уровень масла;
♦ изоляция подверглась естественному износу (старению);
♦ при внешних коротких замыканиях, а также при замыканиях вну-
три трансформатора возникли электродинамические усилия.
При перенапряжениях могут происходить не пробои изоляции, а только
перекрытия между обмотками, фазами или между обмоткой и корпу-
сом трансформатора. В результате перекрытия обычно происходит лишь
оплавление поверхности нескольких витков и появляется копоть на сосед-
них витках, полное электрическое соединение между витками, фазами или
же между обмоткой и корпусом трансформатора отсутствует.
Пробой изоляции обмотки трансформатора можно обнаружить мега-
омметром. Однако в некоторых случаях, когда в результате перенапряже-
ний на обмотке возникают оголенные места в виде точек (точечный раз-
ряд), выявить дефект можно, только испытав трансформатор приложен-
ным или индуктированным напряжением. Необходимо отремонтировать
обмотку, а в случае необходимости заменить трансформаторное масло.
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
459
Обрывы в обмотках трансформатора. В результате обрыва или пло-
хого контакта происходит оплавление или выгорание части проводника.
Дефект обнаруживается по выделению горючего газа в газовом реле и
работе реле на сигнал или отключение.
Причины обрывы в обмотках трансформатора:
♦ плохо выполнена пайка обмотки, дефект провода обмотки, повреж-
дение его изоляции;
♦ возникли повреждения проводов, соединяющих концы обмоток с
выводами;
♦ при коротких замыканиях внутри и вне трансформатора развива-
ются электродинамические усилия.
Обрыв можно обнаружить по показаниям амперметров или с помо-
щью мегаомметра.
При соединении обмоток трансформатора треугольником нахожде-
ние фазы, имеющей обрыв, производится путем разъединения обмотки
в одной точке и испытания каждой фазы трансформатора в отдельности.
Обрыв чаще всего происходит в местах изгиба кольца под болт.
Необходимо отремонтировать обмотку. Чтобы предотвратить повторение
обрыва в отводах обмотки трансформатора, следует отвод, выполненный кру-
глым проводом, заменить гибким соединением — демпфером, состоящим из
набора тонких медных лент сечением, равным сечению провода.
Работа газовой защиты трансформатора
Газовая защита от внутренних повреждений или ненормального
режима работы трансформатора в зависимости от интенсивности газоо-
бразования срабатывает или на сигнал, или на отключение, или одновре-
менно на то и другое.
Причины срабатывания газовой защиты трансформатора:
♦ произошли небольшие внутренние повреждения трансформатора,
что привело к слабому газообразованию;
. ♦ при заливке или очистке масла в трансформатор попал воздух;
♦ медленно понижается уровень масла из-за снижения температуры
окружающей среды или вследствие течи масла из бака.
Газовая защита трансформатора сработала на сигнал и на отключе-
ние или только на отключение. Это вызывается внутренними поврежде-
ниями трансформатора и другими причинами, сопровождаемыми силь-
ным газообразованием.
Горючесть газа свидетельствует о наличии внутреннего повреж-
дения. Если газы бесцветны и не горят, то причиной действия реле
является выделившийся из масла воздух. Цвет выделившегося газа
позволяет судить о характере повреждения:бело-серый цвет свиде-
460
Электротехнический справочник
тельствует о повреждении бумаги или картона; желтый — дерева; чер-
ный — масла.
Но так как окраска газа может через некоторое время исчезнуть, то
его цвет следует определить тут же при его появлении. Снижение тем-
пературы вспышки масла также свидетельствует о наличии внутреннего
повреждения.
Если причиной действия газовой защиты было выделение воздуха, то
его необходимо выпустить из реле. При снижении уровня масло следует
долить, отключить газовую защиту от действия на отключение.
При повреждении обмотки необходимо найти место повреждения и
произвести соответствующий ремонт. Для этого необходимо вскрыть
трансформатор и извлечь сердечник. Замкнутые накоротко витки
обмотки можно найти при включении трансформатора со стороны низ-
шего напряжения на пониженное напряжение. Короткозамкнутый кон-
тур будет сильно разогрет, и из обмотки появится дым. Этим способом
могут быть найдены и другие короткозамкнутые контуры.
Поврежденные места в активной стали могут быть найдены при холо-
стом ходе трансформатора (при вынутом сердечнике). Эти места будут
сильно нагреты. При этом испытании напряжение подводят к обмотке
низшего, напряжения и поднимают с нуля.
Внимание.
Обмотка высшего напряжения должна быть предварительно разъ-
единена в нескольких местах во избежание пробоя обмотки (из-за
отсутствия масла).
Замыкание между листами активной стали трансформатора и ее
оплавление следует устранить перешихтовкой поврежденной части маг-
нитопровода с заменой междулйстовой изоляции. Поврежденную изо-
ляцию в стыках магнитопровода заменяют новой, состоящей из листов
асбеста толщиной 0,8-1 мм, пропитанных глифталевым лаком. Сверху и
снизу прокладывают кабельную бумагу толщиной 0,07-0,1 мм.
Ненормальное вторичное напряжение трансформатора
Первичные напряжения трансформатора одинаковы, а вторичные напря-
жения одинаковы при холостом ходе, но сильно разнятся при нагрузке.
Причины:
♦ плохой контакт в соединении одного зажима или внутри обмотки
одной фазы;
♦ обрыв первичной обмотки трансформатора стержневого типа, сое-
диненного по схеме треугольник — звезда или треугольник — треу-
гольник.
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
461
Первичные напряжения трансформатора одинаковы, а вторичные
напряжения неодинаковы при холостом ходе и при нагрузке.
Причины:
♦ перепутаны начала и конец обмотки одной фазы вторичной обмотки
при соединении звездой;
♦ обрыв в первичной обмотке трансформатора, соединенного по
схеме «звезда-звезда». В этом случае три линейных вторичных
напряжения не равны нулю;
♦ обрыв во вторичной обмотке трансформатора при соединении его
по схеме «звезда-звезда» или «треугольник-звезда». В этом случае
только одно линейное напряжение не равно нулю, а два других
линейных напряжения равны нулю.
При схеме соединения «треугольник-треугольник» обрыв его вторич-
ной цепи можно установить измерением сопротивлений или по нагреву
обмоток — обмотка фазы, имеющей обрыв, будет холодной из-за отсут-
ствия в ней тока.
В последнем случае возможна временная эксплуатация трансформатора
при токовой нагрузке вторичной обмотки, составляющей 58 % номиналь-
ной. Для устранения неисправностей, вызывающих нарушения симметрии
вторичного напряжения трансформатора, необходим ремонт обмоток.
13.7. Эксплуатация комплектных
трансформаторных подстанций
Состав и условное обозначение КТП
SH Определение.
Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) — это элек-
» трическая установка, предназначенная для приема, преобразования
и распределения электроэнергии трехфазного тока.
Она служит для распределения энергии между отдельными электро-
приемниками или группами электроприемников в цехе и состоит из:
♦ одного или двух трансформаторов;
♦ устройства высшего напряжения с коммутационной аппаратурой;
♦ комплектного РУ со стороны низшего напряжения (РУНН).
Условное обозначение комплектной трансформаторной подстанции
КТП-Х/10//0,4-81-У1 расшифровывается так: К — комплектная, Т —
трансформаторная, П — подстанция, X — мощность силового транс-
форматора (25,40, 63, 100, 160), кВА, 10 — класс напряжения в кВ, 0,4 —
номинальное напряжение на стороне НН, 81 — год разработки, У1 — вид
климатического исполнения.
462
Электротехнический справочник
Рис. 13.19. Принципиальная схема
комплектной трансформаторной
подстанции
BW—счетчик, FV1 —FV6 газовые разрядники,
Т — силовой трансформатор, S — рубильник,
F1 — F3 предохранители, ТА 1 — ТАЗ —
трансформаторы тока, SF1 — SF3 —
автоматические выключатели
Внутрицеховые комплектные
трансформаторные подстанции,
как правило, размещают на пер-
вом этаже в основных и вспомо-
гательных помещениях произ-
водств.
В состав комплектной трансфор-
маторной КТП-250-2500/10/0,4-УЗ
подстанции входят:
♦ устройство со стороны высшего напряжения — шкаф глухого ввода
ВВ-1 или шкаф ШВВ-2УЗ с выключателем нагрузки ВНП;
♦ силовые трансформаторы (один — для КТП, два — для 2КТП),
например, масляные ТМФ-250, ТМФ-400-для КТП-250-400 или мас-
ляные ТМЗ и сухие ТСЗГЛ — для КТП-630, -1000, -1600, -2500;
♦ распределительное устройство низшего напряжения РУНН 0,4 кВ,
состоящее из шкафов ввода низшего напряжения, секционного
шкафа для двухтрансформаторной подстанции и шкафов отходя-
щих линий.
Защита КТП от многофазных коротких замыканий отходящих линий
осуществляется выключателями со встроенными электромагнитными
и тепловыми расцепителями. На рис. 13.19 показана принципиальная
схема КТП.
Подключение КТП
При радиальном питании КТП кабельными линиями от распредели-
тельного пункта 6-10 кВ по схеме блок-линия-трансформатор допуска-
ется глухое присоединение к трансформатору.
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
463
В Внимание.
Установка шкафа УВН с отключающей и заземляющей аппаратурой
перед трансформатором КТП при магистральной схеме питания
обязательна.
При мощности трансформаторов 1000-1600 кВА к одной магистрали
следует присоединять две-три КТП, при меньшей мощностях — три-
четыре.
КТП с трансформаторами мощностью 2500 кВА необходимо питать по
радиальной схеме, так как при магистральной схеме с двумя трансформа-
торами трудно выполнить селективную защиту на питающей линии.
Техническое обслуживание
комплектных трансформаторных подстанций
При техническом обслуживании комплектных трансформаторных
подстанций основным оборудованием, за которым нужно вести регуляр-
ное наблюдение и уход, являются: силовые трансформаторы; коммутаци-
онная аппаратура распределительных щитов.
Токи нагрузок при нормальной эксплуатации не должны превышать
значений, указанных в заводских инструкциях. В подстанциях с двумя
резервирующих друг друга трансформаторами, эксплуатационная нагрузка
не должна превышать 80% номинальной. При аварийном режиме допуска-
ется перегрузка линий, отходящих от распределительных щитов, КТП, при
защите их автоматами с комбинированными расцепителями.
Кроме показаний приборов, о нагрузке герметизированных транс-
форматоров типов ТНЗ и ТМЗ судят по давлению внутри бака, которое
при нормальной нагрузке не должно превышать 50 кПа.
При давлении 60 кПа срабатывает реле давления, выдавливая стеклян-
ную диафрагму, давление при этом понижается до нуля. Резкое снижение
внутреннего давления происходит и при потере герметичности транс-
форматора.
Если давление упало до нуля, проверяют целостность диафрагмы. Если
она разбита, трансформатор отключают, и выясняют причину, привед-
шую к срабатыванию реле давления. При отсутствии повреждения (т. е.
реле сработало от перегрузки) устанавливают новую диафрагму и вклю-
чают трансформатор под пониженную нагрузку. На герметизированных
трансформаторах для контроля температуры в верхних слоях масла уста-
новлены термометрические сигнализаторы с действием на световой или
звуковой сигнал при перегреве.
У трансформаторов, снабженных термосифонными фильтрами, во
время эксплуатации контролируют нормальную циркуляцию масла через
фильтр по нагреву верхней части кожуха. Если в пробе масла обнару-
464
Электротехнический справочник
живают загрязненность, фильтр перезаряжают. Для этого фильтр разби-
рают, очищают внутреннюю поверхность от грязи, шлама и промывают
чистым сухим маслом. При необходимости заменяют сорбент. Сорбент,
полученный в герметической таре, можно применять без сушки.
Контроль за осушителем сводится к наблюдению за цветом индика-
торного силикагеля. Если большая часть его окрашивается в розовый
цвет, весь силикагель осушителя заменяют или восстанавливают нагре-
вом его при 450-500 °C в течение 2 ч, а индикаторный силикагель —
нагревом при 120 °C до тех пор, пока вся масса не окрасится в голубой
цвет (приблизительно через 15 ч).
Совет.
Удаление шлама и оксидной пленки с контактной системы переклю-
чателя ступеней, рекомендуется производить не реже 1 раза в год
прокручиванием переключателя до 15-20 раз по часовой и против
часовой стрелки.
Периодичность осмотров КТП устанавливается службой главного
энергетика. Осмотр производится при полном снятии напряжении на
вводе и отходящих линиях.
13.8. Обслуживание измерительных
трансформаторов напряжения
Измерительные трансформаторы напряжения служат для преобра-
зования высокого напряжения в низкое стандартных значений, которое
используется для питания измерительных приборов и различных реле
управления защиты и автоматики. Они так же, как и трансформаторы
тока изолируют измерительные приборы и реле от высокого напряже-
ния, обеспечивая безопасность их обслуживания.
По принципу устройства, схеме включения и особенностям работы
трансформаторы напряжения практически не отличаются от силовых
трансформаторов. При малой мощности режим работы трансформаторы
напряжения приближается к режиму холостого хода. Размыкание вторич-
ной обмотки не приводит к опасным последствиям.
На напряжении 35 кВ и ниже трансформаторы напряжения, как пра-
вило, включается через предохранители для того, чтобы при поврежде-
нии трансформатора напряжения они не стали причиной развития ава-
рий. Для безопасности персонала один из выводов вторичной обмотки
трансформаторы напряжения обязательно заземляют.
Техническое обслуживание трансформаторов напряжения и их вто-
ричных цепей осуществляется персоналом и заключается в надзоре за
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
465
работой самих трансформаторов напряжения и контроле исправности
цепей вторичного напряжения.
Надзор за работой трансформаторов напряжения производится во
время осмотров оборудования. При этом обращают внимание:
♦ на общее состояние трансформатора напряжения;
♦ наличие в них масла:
♦ отсутствие разрядов и треска внутри трансформатора напряжения;
♦ отсутствие следов перекрытий по поверхности изоляторов и фар-
форовых покрышек;
♦ степень загрязнения изоляторов;
♦ отсутствие трещин и сколов изоляции;
♦ состояние армировочных швов.
При обнаружении трещин в фарфоре трансформаторы напряжения
должны быть отключены и подвергнуты детальному осмотру и испыта-
нию.
Трансформаторы напряжения на 6-35 кВ с небольшим объемом масла
не имеют расширителей и маслоуказателей. Масло в них не доливают до
крышки на 20-30 мм. Образовавшееся пространство над поверхностью
масла выполняет функцию расширителя.
0 Внимание.
Обнаружение следов вытекания масла из таких трансформаторов
напряжения требует срочного вывода их из работы, проверки уровня
масла и устранения течи.
В процессе эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы плавкие
вставки предохранителей были правильно выбраны. Надежность дей-
ствия предохранителей обеспечивается в том случае, если номинальный
ток плавкой вставки меньше в 3-4 раза тока короткого замыкания в наибо-
лее удаленной точке от трансформаторов напряжения вторичных цепей.
На щитах управления необходимо систематически контролировать
наличие напряжения от трансформаторов напряжения по вольтметрам
и сигнальным устройствам (табло, сигнальные лампы, звонок).
В случае исчезновения вторичного напряжения из-за перегорания
предохранителей низкого напряжения, их следует заменить, а отключив-
шиеся автоматы — включить.
466
Электротехнический справочник
13.9. Обслуживание трансформаторов тока
Схемы соединения
Трансформаторы тока применяют в схемах измерений и учета элек-
трической энергии. Трансформаторы тока являются также элементами
устройств релейной защиты и автоматики. Через трансформаторы тока
релейные схемы получают информацию о состоянии электрических
цепей высокого напряжения.
Рассмотрим схемы соединений трансформаторов тока. При помощи
трансформаторов тока первичный ток уменьшают до значений, наиболее
удобных для питания измерительных приборов и реле. Обычно вторич-
ные токи трансформаторов тока не превышают 1 или 5 А.
Первичные обмотки трансформаторов тока включают в рассечку
электрической цепи (рис. 13.20), а вторичные замыкают на нагрузку
(приборы, реле). Размыкание вторичной обмотки трансформатора тока
может привести к аварийному режиму, при котором резко возрастает
магнитный поток в сердечнике и ЭДС на разомкнутых концах. При
этом максимальное значение ЭДС может достигнуть нескольких кило-
.вольт. При магнитном насыщении увеличиваются активные потери в
магнитопроводе, что приводит его к нагреву и обгорании изоляции
обмоток.
Неиспользуемые в эксплуатации вторичные обмотки трансформато-
ров тока закорачивают при помощи специальных зажимов.
Рис. 13.20. Схемы соединений трансформаторов тока:
а — звездой; б—треугольником; в — неполной звездой;
г — на разность токов двух фаз; д — на сумму токов трех фаз
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
467
Первичные обмотки трансформаторов тока изолируют от вторичных
на полное рабочее напряжение. Однако на случай повреждения изоляции
принимаются меры, обеспечивающие безопасность работ во вторичных
цепях. Для этого один из концов вторичной обмотки трансформаторов
тока заземляют.
Конструкции трансформаторов тока
Выпускают трансформаторы тока:
♦ для наружной установки;
♦ внутренней установки;
♦ встроенные в проходные вводы силовых трансформаторов и бако-
вых масляных выключателей;
♦ накладные, надевающиеся сверху на вводы силовых трансформа-
торов.
У встроенных и накладных трансформаторов тока первичной обмот-
кой служит токоведущий стержень ввода.
В зависимости от вида установки и рабочего класса напряжения, пер-
вичной обмотки трансформаторы тока выполняют:
♦ трансформаторы тока с литой эпоксидной изоляцией (серии ТПЛ,
ТПОЛ, ТШЛ);
♦ трансформаторы тока с бумажно-масляной изоляцией в фарфоро-
вом корпусе (серии ТФН, ТРН).
Эксплуатация трансформаторов тока
Техническое обслуживание трансформаторов тока заключается в над-
зоре за ними и выявлении видимых неисправностей. При этом контро-
лируют нагрузку первичной цепи и устанавливают, нет ли перегрузки.
Перегрузка трансформаторов тока по току допускается до 20%.
Очень важно следить за нагревом и состоянием контактов, через
которые проходит первичный ток. В случае нагрева контактных шпилек
у маслонаполненных трансформаторов тока и попадания на них масла,
оно может воспламениться и привести к пожару.
При осмотре обращают внимание на отсутствие внешних признаков
повреждений (обгорание контактов, трещин в фарфоре), так как транс-
форматоры тока подвержены термическим и динамическим воздействиям
при прохождении через них сквозных токов короткого замыкания.
В Примечание.
Большое значение имеет состояние внешней изоляции трансфор-
маторов тока. Более 50% случаев повреждений трансформаторов
468
Электротехнический справочник
тока с литой изоляцией происходит в результате перекрытий по
загрязненной и увлажненной поверхности изоляторов.
У маслонаполненных трансформаторов тока проверяют:
♦ уровень масла по маслоуказателю;
♦ отсутствие подтеков масла;
♦ цвет силикагеля в воздухоосушителе (голубой цвет — силикагель
годен, красный — подлежит замене или регенерации).
При обнаружении дефектов токоведущих частей и изоляции транс-
форматор тока должен выводится в ремонт.
Почему вторичную обмотку трансформатора тока
нельзя оставлять разомкнутой
Трансформатор тока нормально работает в режиме короткого замыка-
ния и не допускает работы вхолостую. При работе с трансформаторами
тока необходимо следить за тем, чтобы вторичная обмотка трансформа-
тора тока при подключенной первичной не оставалась разомкнутой.
При размыкании вторичной цепи, что может быть, например, при отклю-
чении амперметра, исчезает встречный магнитный поток Ф2 (рис. 13.21).
Следовательно, по сердечнику начинает проходить большой переменный
поток Ф1, который вызывает наведение большой ЭДС во вторичной обмотке
трансформатора тока (до тысячи вольт), так как вторичная обмотка имеет
большое число витков. Наличие такой большой ЭДС нежелательно потому,
что это опасно для обслуживающего персонала и может принести к пробою
изоляции вторичной обмотки трансформатора тока.
При возникновении в сердечнике большого потока Ф1 в самом сердеч-
нике начинают наводиться большие вихревые токи, сердечник начинает
сильно нагреваться. При длительном нагреве может выйти из строя изо-
ляция обеих обмоток трансформатора. Поэтому
надо помнить, что, если надо отключить изме-
рительные приборы, то необходимо сначала
закоротить либо вторичную, либо первичную
обмотку трансформатора, либо поствавить огра-
ничитель напряжения.
У некоторых трансформаторов тока для этой
цели предусмотрены специальные устройства
(гнезда со штекерами, перемычки и т. д). Если
таких устройств нет, то необходимо их сделать
Рис. 13.21. Схема
включения измерительного
трансформатора тока
самим.
Глава 13. Трансформаторы и автотрансформаторы: устройство, эксплуатация и ремонт
469
13.10. Неисправности измерительных
трансформаторов в цепях учета
электрической энергии
Характерный признак повреждения трансформатора тока
Характерный признак повреждения трансформатора тока — несоот-
ветствие вторичного тока первичному. Однако такое же значительное
уменьшение вторичного тока может возникнуть и при неисправностях и
ошибках в схеме. Поэтому проверке подлежит как трансформатор тока,
так и его цепи.
Выявить поврежденный трансформатор тока можно по следующему
характерному признаку: вторичный ток при сопротивлении вторичных
цепей, близком к нулю (обмотка закорочена на сборке зажимов), значи-
тельно больше, чем вторичный ток при фактическом сопротивлении.
Повышенная нагрузка измерительных трансформаторов
Повышенная нагрузка измерительных трансформаторов, превышаю-
щая допустимую для данного класса точности, вносит дополнительную
отрицательную погрешность (недоучет) при измерении потребления
электроэнергии.
Для опытного определения нагрузки измеряют одновременно токи
и напряжения во вторичных цепях. Измерения могут быть проведены
как под рабочим током и напряжением, так и на отключенном присо-
единении с подачей напряжения от постороннего источника. Снизить
нагрузку вторичной обмотки трансформатора тока можно путем увели-
чения сечения жил кабелей в токовых цепях и путем исключения из этих
цепей дополнительной аппаратуры.
Совет.
н Для снижения нагрузки и снижения погрешности трансформатора
напряжения нагрузку следует распределить по возможности так,
чтобы токи во всех фазах были одинаковы.
Нагрузку трансформаторов напряжения, соединенных в открытый
треугольник, целесообразно распределить следующим образом. На
напряжение Uca нагрузка не подключается. Она по возможности равно-
мерно распределяется между напряжениями Uab и Ubc.
Необходимо проверить возможность снижения нагрузки путем
исключения дополнительной аппаратуры в цепях напряжения, а также
проверить падение напряжения в проводах, соединяющих трансформа-
тор напряжения со счетчиком.
470
Электротехнический справочник
Повышенное падение напряжения в цепях напряжения
Повышенное падение напряжения в проводах, соединяющих транс-
форматор напряжения со счетчиком, приводит к увеличению отрица-
тельной погрешности. Практически это может иметь место, если длина
провода превышает 15 м.
Падение напряжения может быть определено опытным путем. Для
этой цели пригоден вольтметр переменного тока, обладающий внутрен-
ним сопротивлением (1-10 кОм/B). Вольтметр подключается к концам
жилы (рис. 13.22).
Измерение потери напряжения, как разности линейных напряже-
ний на концах кабеля, не может дать достоверных результатов. Большая
ошибка будет внесена погрешностью вольтметров, неодновременностью
отсчета и прочими причинами.
Для уменьшения падения напряжения необходимо увеличить сече-
ние жил кабеля. В отдельных случаях приходится питать счетчики не от
общих «шинок напряжения», а прокладывать к ним отдельный кабель.
Хорошие результаты для уменьшения падения напряжения в прово-
дах, соединяющих трансформатор напряжения на счетчик, дает емкост-
ная компенсация индуктивности (рис. 13.23).
сборка зажимов
цепей учета
Рис. 13.22. Измерение падения напряжения в жиле контрольного кабеля
Рис. 13.23. Схема подключения
компенсирующих конденсаторов в цепи трансформатора напряжения
ГЛАВАМ
СВАРОЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ КЛАССИЧЕСКИЕ:
УСТРОЙСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
14.1. Классификация
Основные типы сварочных источников
Сваро'чные источники отличаются большим разнообразием и разли-
чаются родом тока, конструкцией и внутренней структурой, внешними
вольтамперными характеристиками.
По роду тока различаются сварочные источники переменного тока,
постоянного тока и импульсного тока.
Конструктивно сварочные источники можно разделить на электро-
машинные преобразователи и сварочные агрегаты, трансформаторные
источники, выпрямители, электронные регуляторы (чопперы), а также
инверторные источники.
Электромашинный преобразователь и сварочный агрегат содержат в
своем составе сварочный генератор, который преобразует механическую
энергию вращения в сварочный ток. В качестве источника механической
энергии вращения в преобразователях используется электрический дви-
гатель переменного или постоянного тока. В сварочных агрегатах для
этой же цели обычно используется двигатель внутреннего сгорания.
Основой трансформаторного источника является специальный сва-
рочный трансформатор, который понижает напряжение сети, формирует
внешнюю вольт-амперную характеристику и осуществляет гальваниче-
скую развязку сварочных цепей от сети. Источники этого типа форми-
руют переменный сварочный ток.
Для получения постоянного, сварочного тока к трансформаторному
источнику подключается выпрямитель, который может быть управляе-
мым и не управляемым. Зачастую функции регулировки сварочного тока
и формирования вольтамперной характеристики возлагаются на управ-
ляемый выпрямитель. В этом случае трансформатор обеспечивает функ-
цию понижения напряжения сети и гальваническую развязку сварочной
цепи. Иногда разделение функций в сварочных источниках достигает
еще большей степени.
472
Электротехнический справочник
Н Пример.
В многопостовых сварочных источниках для питания нескольких сва-
рочных постов используется один мощный сварочный трансформа-
тор с выпрямителем.
Взаимная развязка сварочных постов и регулировка сварочного тока
возлагается на балластные реостаты. В последнее время для этих целей
все чаще используют электронные регуляторы чопперы (англ. Chopper),
которые обеспечивают большую эффективность и качество сварки.
Наиболее перспективным является новый тип сварочных источни-
ков, которые успешно развиваются в последние 20-30 лет. Речь идет об
инверторных сварочных источниках, которым посвящается следующая
большая глава справочника.
В Примечание.
Инверторные источники структурно очень похожи на трансформа-
торные источники с выпрямителем. Однако трансформаторы этих
источников работают на повышенной частоте, которая получа-
ется при помощи специальных преобразователей — инверторов.
Свойства сварочного источника определяются его внешней вольтам-
перной характеристикой.
S» Определение.
Внешняя вольтамперная характеристика (ВАХ) источника — это
в функциональная зависимость, показывающая зависимость выход-
ного напряжения источника от тока.
Для снятия внешней характеристики источника необходимо после-
довательно нагружать сварочный источник машину статической нагруз-
кой различной величины и регистрировать выходные ток и напряжение,
соответствующие этой нагрузке. По полученным результатам строится
графическая зависимость. В общем случае нагрузочная характеристика
имеет нелинейный характер, зависящий от величины нагрузки источ-
ника.
Обычно внешние характеристики источников питания бывают четы-
рех видов: круто падающая, полого падающая, жесткая и возрастающая.
Кроме этого различают статическую и динамическую внешнюю характе-
ристику источника.
В установившемся режиме процесс горения дуги определяется ста-
тическими характеристиками сварочного источника и сварочной дуги
(рис. 14.1).
При ручной дуговой сварке процесс протекает на токах, соответству-
ющих горизонтальному участку вольтамперной характеристики свароч-
ной дуги. Из-за невозможности стабилизации длины дуги, горизонталь-
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
473
Рис. 14.1. Семейство вольтамперных
характеристик
ный участок вольтамперной
характеристики дуги смещается
относительно своего среднего
значения.
Для обеспечения высокого
качества сварных соединений
при этом способе сварки необ-
ходимо соблюдать следующие
условия:
♦ изменения сварочного
тока должны’быть мини-
мальными;
♦ сила тока короткого замыкания не должна превышать удвоенное
значение сварочного тока. В этом случае создаются благоприятные
условия переноса металла с электрода в сварочную ванну, а также
сварочный ток незначительно меняется при естественном измене-
нии длины дуги. Описанным требованиям в полной мере отвечает
крутопадающая характеристика сварочного источника.
Для регулировки сварочного тока, источник должен иметь задат-
чик тока. При этом напряжение дуги зависит от ее длины и газового
состава.
При полуавтоматической сварке в среде защитного газа на больших
плотностях тока, соответствующих началу восходящего участка вольтам-
перной характеристики дуги, для обеспечения саморегулирования свароч-
ного процесса, внешняя характеристика сварочного источника должна
быть жесткой и даже возрастающей (при сварке тонкой проволокой).
Единая система обозначения
и классификация сварочных источников
В промышленности существует единая система обозначений, распро-
страняемая и на сварочные источники. Например, согласно этой системе,
название сварочного источника ТДФЖ-1002 УЗ будет расшифровано
следующим обр аз ом:
Т — тип источника (трансформатор);
Д — вид сварки (дуговая);
Ф — способ сварки (под флюсом);
Ж — тип внешней характеристики (жесткая);
10 — номинальный ток в сотнях А (на 1000 А);
02 — регистрационный номер разработки;
У — климатическое исполнение (для стран с умеренным климатом);
3 — категория размещения (для работы в помещениях).
474
Электротехнический справочник
Таким образом, источники классифицируются:
♦ по типу (первая буква в обозначении): трансформатор (Т), гене-
ратор (Г), преобразователь (П), агрегат (А), выпрямитель (В), спе-
циализированный источник — установка (У);
♦ по виду сварки (вторая буква): для дуговой (Д), для плазменной
(П) сварки;
♦ по способу сварки: в защитных газах (Г), под флюсом (Ф), универ-
сальный (У), покрытыми электродами (без обозначения);
♦ по виду внешней характеристики: жесткая (Ж), падающая (П);
♦ по количеству обслуживаемых постов: многопостовой (М), одно-
постовой (без обозначения);
♦ по величине номинального тока: одна или две первые цифры озна-
чают округленную величину тока в десятках или сотнях ампер;
♦ по климатическому исполнению (последняя буква): для стран с
холодным (ХЛ), умеренным (У) или тропическим (Т) климатом;
♦ по категории размещения (последняя цифра): для работы на
открытом воздухе (1), под навесом (2), в не отапливаемом помеще-
нии (3), в отапливаемом помещении (4).
14.2. Классические сварочные источники
для ручной сварки переменным током
Основные требования
к классическому сварочному источнику
Популярность классических трансформаторных источников тока объ-
ясняется тем, что, с одной стороны, существуют технологии сварки, как,
например, TIG сварка алюминия, которые производятся только на пере-
менном токе. С другой стороны, конструкция источников переменного
тока постоянно совершенствуется.
Что касается технологии ручной сварки штучными электродами
(ММА), то здесь тоже доля использования переменного тока достаточно
высока, особенно в частном секторе. Это объясняется простотой, деше-
визной и надежностью трансформаторных сварочных источников пере-
менного тока.
D Примечание.
TIG — Tungsten Inert Gas (ручная сварка неплавящимся вольфрамовым
электродом в среде инертного газа). Иногда встречается обозначе-
ние GTA — Gas Tungsten Arc. В немецкоязычной литературе исполь-
зуют сокращение WIG — Wolfram Inert Gas.
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
475
ММА — Manual Metal Arc (ручная дуговая сварка штучными (покры-
тыми) электродами). В советской технической литературе обычно
использовалось сокращение РДС (ручная дуговая сварка).
При ручной сварке (в диапазоне токов от 60 до 300 А) дуга имеет жест-
кую статическую вольтамперную характеристику. Напряжение дуги в
вольтах можно приблизительно найти по формуле
ид = 20 + 1св. 0,04,
где 1св — сварочный ток.
На практике (из-за колебаний газового состава и длины дуги) напря-
жение дуги может изменяться в большую или меньшую сторону, относи-
тельно рассчитанного значения.
Для обеспечения высокого качества сварки сварочный источник дол-
жен удовлетворять трем основным требованиям.
Во-первых, при изменении длины дуги, изменения сварочного тока
должны быть минимальными. Выполнение этого требования особенно
актуально при ручной сварке, когда необходимая длина дуги поддержи-
вается сварщиком вручную.
Во-вторых, напряжение холостого хода сварочного источника должно
в 1,8-2,5 раз превышать напряжение дуги. Выполнение второго требо-
вания гарантирует устойчивое начальное и повторное зажигание дуги
переменного тока.
В-третьих, ток короткого замыкания сварочного источника не должен
превышать удвоенного значения сварочного тока.
D Примечание.
В процессе сварке металл с расплавленного кончика электрода пере-
носится в сварочную ванну. В переносе металла, кроме силы тяже-
сти и газового дутья, большую роль играет эффект сжатия (пинч-
эффект), который обусловлен магнитным полем, возбуждаемым сва-
рочным током.
Благодаря этому эффекту расплавленный металл электрода раз-
рывается на отдельные капли, которые с ускорением вводятся в сва-
рочную ванну. При этом часть металла в виде брызг выбрасывается из
зоны сварка, что ухудшает прочность и внешний вид сварочного шва.
Выполнение третьего из вышеперечисленных требований гарантирует
уровень разбрызгивания металла на некотором допустимом уровне.
На рис. 14.2 изображен возможный вид внешней вольтамперной
характеристикой (ВАХ) источника, удовлетворяющей поставленным
условиям.
476
Электротехнический справочник
Рис, 14.2, ВАХ сварочного источника:
а—желаемый вариант; б — схема формирования
Подобная ВАХ называется круто-
падающей. Она может быть получена
включением, последовательно с вто-
ричной обмоткой сварочного транс-
форматора, активного или реактив-
ного сопротивлениях^ (рис. 14.3).
В этом случае напряжение холо-
стого хода Uxx сварочного источника
равно напряжению на вторичной
обмотке сварочного трансформатора,
а ток короткого замыкания можно
ид
Рис. 14.3. Регулировка
сварочного тока
найти по формуле IK3 = U^X#.
С помощью изменения величины Хф можно изменять ток короткого
замыкания /кз, а, следовательно, и сварочный ток 1Сб(рис. 14.3).
Основные типы сварочных трансформаторов
Основным элементом классического сварочного источника перемен-
ного тока является специализированный сварочный трансформатор.
Познакомимся с конструктивными особенностями этих трансформаторов.
По характеру устройства
магнитного сердечника разли-
чают трансформаторы броне-
вого (рис. 14.4, а) и стержневого
(рис. 14.4, б) типов. Для уменьше-
ния потерь на вихревые токи, сер-
дечник трансформатора набира-
ется из листовой трансформатор-
ной стали толщиной 0,27-0,5 мм.
а б
Рис. 14.4. Типы магнитных сердечников,
а — броневого типа; б—стержневого типа
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
477
в
Рис, 14.5. Типы обмоток
трансформаторов:
а — цилиндрические; б — разнесенные;
в — дисковые
Рис. 14.6. Схема замещения
трансформатора:
U1, U2 — напряжение на первичной и
вторичной обмотках трансформатора; rl,
г2 — омическое сопротивление первичной и
вторичной обмоток трансформатора; Lis,
L2s — индуктивность рассеяния первичной
и вторичной обмоток трансформатора;
Lp — индуктивность намагничивания
трансформатора; гс — сопротивление,
характеризующее потери в сердечнике
трансформатора; п — коэффициент
трансформации трансформатора.
Трансформаторы стержневого
типа, по сравнению с трансформа-
торами броневого типа, имеют более
высокий КПД и допускают большие
плотности токов в обмотках. Поэтому
сварочные трансформаторы обычно,
за редким исключением, бывают
стержневого типа.
По характеру устройства обмо-
ток различают трансформаторы с
цилиндрическими (рис. 14.5, а), раз-
несенными (рис. 14.5, б) и дисковыми
(рис. 14.5, в) обмотками.
Для рассмотрения особенностей
трансформатора, того или иного типа,
удобно использовать схему замещения
трансформатора, представленную на
рис. 14.6.
В Примечание.
В данном случае все параме-
тры трансформатора приве-
дены к его первичной обмотке.
Поэтому в схеме замещения
отсутствует идеальный
трансформатор, необходимый
для имитации коэффициента
трансформации.
Индуктивность рассеяния Ls об-
мотки вызывается наличием у нее соб-
ственного магнитного потока Фз не сце-
пляемого с другой обмоткой. Чем дальше удалены друг от друга обмотки
трансформатора, тем, соответственно, больше величины Фз и Ls.
В трансформаторах с цилиндрическими обмотками одна обмотка намо-
тана поверх другой. Так как обмотки находятся на минимальном расстоянии
друг от друга, то практически весь магнитный поток первичной обмоткой сце-
пляется с витками вторичной обмотки. Только очень небольшая часть магнит-
ного потока первичной обмотки, называемого потоком рассеяния, протекает в
зазоре между обмотками и поэтому не связана с вторичной обмоткой.
Так как ток ограничивается практически только омическим сопро-
тивлением rl и г2 обмоток, то трансформатор имеет жесткую характери-
стику, и ток короткого замыкания на вторичной обмотке более чем в 10
478
Электротехнический справочник
раз превосходит рабочий ток трансформатора. При использовании такого
трансформатора, для получения крутопадающей внешней характеристики,
дополнительно приходится использовать дроссель переменного тока.
В ранних сварочных источниках такой дроссель присутствовал как
независимый конструктивный элемент, дополнительно увеличивающий
массу и габариты сварочного источника. Позже в качестве дросселя стали
использовать индуктивность рассеяния трансформатора. Для получения
требуемой величины индуктивности рассеяния, обмотки трансформа-
тора стали разносить на разные стержни (рис. 14.5, б) или выполнять в
виде дисков (рис. 14.5, в).
В трансформаторах с разнесенными обмотками первичная и вторич-
ная обмотки находятся на различных стержнях трансформатора. Так как
обмотки удалены друг от друга, то значительная часть магнитного потока
первичной обмотки не связана с вторичной обмоткой.
Н Примечание.
Еще говорят, что эти трансформаторы имеют развитое электро-
магнитное рассеяние.
Индуктивности рассеяния Lis и L2s имеют значительную величину, а
их реактивное сопротивление сильно влияет на ток трансформатора, чем в
случае трансформатора с цилиндрическими обмотками. Трансформатор с
разнесенными обмотками имеет падающую внешнюю характеристику, где
рабочий ток составляет примерно 80% от тока короткого замыкания.
В трансформаторах с дисковыми обмотками, первичная и вторичная
обмотки также удалены друг от друга, но на меньшее расстояние, по срав-
нению с трансформаторами, имеющими разнесенные обмотки. Поэтому,
по величине индуктивности рассеяния, трансформаторы с дисковыми
обмотками занимают промежуточное положение. Эти трансформаторы
также имеют падающую внешнюю характеристику, но их рабочий ток
составляет примерно 50% от тока короткого замыкания, т. е. рабочий ток
примерно в два раза меньше тока короткого замыкания.
Для ступенчатой регулировки сварочного тока обмотки трансфор-
матора можно делать с отводами, и затем эти отводы переключать. Для
плавной регулировки сварочного тока можно использовать регулируе-
мый магнитный шунт, располагаемый в зазоре между обмотками, или, в
случае трансформатора с дисковыми обмотками, изменение расстояния
между обмотками, которые в этом случае выполняются подвижными.
Н Примечание.
Основная масса сварочных источников переменного тока выполнена
на основе трансформаторов с дисковыми подвижными обмотками.
Поэтому подобные источники также считаться классическими.
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
479
14.3. Варианты конструкций классических
сварочных источников
Сварочный трансформатор со ступенчатой регулировкой тока
Ниже приведены обмоточные данные и описана конструкция про-
стого сварочного источника, позволяющего получать два фиксирован-
ных значения сварочного тока — 150 А и 120 А. Источник можно исполь-
зовать для сварки и резки электродами диаметром 3-5 мм.
Обычно в распоряжении самодельщика есть трансформаторная сталь,
уже побывавшая в употреблении. Это может горячекатаная или холод-
нокатаная сталь от старого сварочного трансформатора или силового
трансформатора подстанции.
Н Примечание.
Холоднокатаная сталь обладает лучшими магнитными характери-
стиками, по сравнению с горячекатаной. Это позволяет изготавли-
вать из нее наиболее компактные трансформаторы.
Перед тем, как приступить к изготовлению трансформатора, необходимо
определиться с типом проката трансформаторной стали, имеющейся в рас-
поряжении. Тип проката легко определяется по цвету стали. Холоднокатаная
сталь имеет белый цвет. В отличие от холоднокатаной, горячекатаная сталь
имеет темный, почти черный, цвет. Кроме этого горячекатаная сталь очень
ломкая и имеет хорошо видимое лаковое покрытие.
Может так случится, что под рукой не окажется специализированной
трансформаторной стали. В этом случае трансформатор можно изгото-
вить из почти любого листового железа. Соответствующие рекомендации
можно найти в старой любительской литературе. Согласно этим рекомен-
дациям, сердечник трансформатора можно изготовить из обыкновенного
мягкого железа, а, вернее, из жести толщиной 0,3-0,5 мм. Для снижения
потерь перемагничивания железо необходимо предварительно отжечь.
Железо отжигают в муфельной печи или на углях при температуре
красного каления и дают возможность медленно остыть. Затем железо
очищают от окалины, ровняют и покрывают слоем лака.
Лаковое покрытие необходимо для осуществления электрической изо-
ляции отдельных листов сердечника. Для этих же целей, между листами
стали можно прокладывать тонкие листы бумаги (конденсаторной бумаги
или кальки). Для хорошего перекрытия стальных листов, размеры листов
бумажных должны быть больше на 2-3 мм.
На рис. 14.7 показаны размеры и схема соединения обмоток транс-
форматора.
480
Электротехнический справочник
Рис. 14.7. Размеры, расположение и схема соединения обмоток
сварочного трансформатора
Обмоточные данные трансформатора зависят от материала сердеч-
ника. Эти данные приведены в табл. 14.1.
Обмоточные данные сварочного трансформатора Таблица 14.1
Обмотка Материал провода Сечение провода . (axb), мм2 Диаметр провода, мм Количество витков обмотки для сердечника
из горяче- катаной стали из холодно- катаной стали из кровельной стали
la, 1а' Си - 1,81 271 278 258
lb, 1b Си - 1,81 30 31 29
1с, 1с' Си - 1,81 30 31 29
Па, Па' AI 30 (6x5) - 45 47 43
lib, 11b' AI 25 (5x5) - 15 16 15
0 Примечание.
В независимости от материала сердечника, обмотки трансформа-
тора мотаются на двух каркасах, выполненных из листового стекло-
текстолита толщиной 2 мм.
На каркасе первичная и вторичная обмотки изолированы друг от
друга стеклотекстолитовой щечкой толщиной 2 мм. Перед намоткой кар-
кас следует усилить, насадив на деревянную оправку. Отверстие, пред-
назначенное для насадки на сердечник, должно быть больше размеров
сердечника на 1,5-2 мм, что позволит впоследствии без проблем собрать
трансформатор.
Первичная обмотка W1 состоит из двух секций (I и Г), расположен-
ных на различных катушках и соединенных параллельно. Намотка таких
обмоток имеет одну особенность, согласно которой аналогичные слои
разных секций мотаются в противоположных направлениях. Например,
если начало левой секции расположено с левой стороны катушки и про-
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
481
правая катушка
левая катушка
Рис. 14.8. Схема намотки катушек
трансформатора
вод укладывается слева на право,
то для правой секции все делается
наоборот (рис. 14.8).
Первичная обмотка трансфор-
матора рассчитана на нормальное
напряжение сети 220 В. Для того,
чтобы трансформатор можно было
использовать в условиях слабой
или просаженной сети, первичная
обмотка имеет дополнительные
отводы. Эти отводы рассчитаны на
напряжение сети 180 В и 200 В.
Для намотки трансформатора можно использовать самодельный
намоточный станок. После намотки каждого слоя провода, его следует
уплотнить легкими ударами деревянного молотка. Если трансформатор
изготавливается в кустарных условиях, то каждый слой необходимо про-
мазывать пропиточным*лаком. В качестве межслойной изоляции исполь-
зуется картон толщиной 0,5 мм.
Для вторичной обмотки W2 используется голая алюминиевая шина
сечением 30 мм2 (5x6 мм) и 25 мм2 (5x5 мм). Подобная шина использу-
ется в обмотках грузоподъемных электромагнитов. При отсутствии ука-
занной шины можно использовать любую другую шину или даже кру-
глый алюминиевый провод подходящего сечения.
Если имеющийся обмоточный материал состоит из нескольких кусков,
то эти куски необходимо сварить или аккуратно склепать. Пластиковая
или поврежденная изоляция снимается в обязательном порядке. Затем
очищенный провод или шина плотно обматываются киперной лентой
или тонкой хлопчатобумажной тканью, предварительно порезанной на
полосы шириной 20 мм. После изолировки поперечные размеры провода
или шины должны увеличиться примерно на 0,5 мм.
Также как и первичная, вторичная обмотка поровну распределена
на обеих катушках. Однако, в отличие от первичной, секции вторичной
обмотки включаются последовательно. Обе секции вторичной обмотки
мотаются аналогично (рис. 14.8).
Шина укладывается на более широкую сторону. После намотки каж-
дого слоя, его следует уплотнить легкими ударами деревянного молотка
и обильно промазать пропиточным лаком.
0 Примечание.
Особо внимательные читатели наверно заметили, что меньшему
сварочному току соответствует большее количество витков вто-
ричной обмотки (рис. 14.7). Однако это не опечатка.
482
Электротехнический справочник
Дело в том, что напряжение обмотки пропорционально количеству
витков, а реактивное сопротивление пропорционально квадрату этой
же величины и поэтому сопротивление обмотки растет быстрее, чем ее
напряжение.
После намотки и пропитки трансформатор следует просушить.
Температура и время сушки определяются маркой используемого про-
питочного лака.
Четный слой
в
Рис. 14.9. Конструкция сероечника трансформатора:
а — из горячекатаной стали; б — из холоднокатаной стали: в — из кровельной стали
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
483
Конструкция сердечника трансформатора изображена на рис. 14.9.
Сердечник набран из пластин стали толщиной 0,27-0,5 мм. Имеющееся
железо сначала рубят на полосы, потом режут на фрагменты, длина кото-
рых указана на рис. 14.9. Заусенцы на краях рубленого железа необхо-
димо удалить с помощью надфиля или мелкого напильника. Сердечник
собирается в «перекрышку» с возможно меньшими зазорами в местах
стыковки отдельных листов.
Готовый, намотанный и собранный трансформатор необходимо поме-
стить в защитный кожух, который необходимо изготовить из немагнит-
ного материала, например, алюминия или текстолита. В кожухе необхо-
димо предусмотреть вентиляционные отверстия.
Внимание.
Для подключения первичной обмотки трансформатора к сети -220 В
необходимо использовать кабель с медной жилой сечением не менее
6 мм2 и силовую розетку на ток 63 А, имеющую заземляющий нож,
который необходимо соединить с сердечником трансформатора
и с защитным кожухом. Соответственно, заземляющий контакт
розетки должен быть надежно заземлен.
Концы вторичной обмотки необходимо подключить к латунным
шпилькам диаметром 8-10 мм, установленным на диэлектрической тер-
мостойкой панели, которая крепится к защитному кожуху трансформа-
тора. В качестве сварочных можно использовать мягкие медные провода
сечением 16-25 мм2.
Сварочный источник Буденного
Ранее мы рассмотрели сварочный источник переменного тока, постро-
енный на основе трансформатора с развитым электромагнитным рассе-
янием. Большая величина индуктивности рассеяния между обмотками
такого трансформатора играет роль линейного дросселя, формирующего
крутопадающую внешнюю вольтамперную характеристику (ВАХ) необ-
ходимую для технологий TIG и ММА. Главным достоинством этих источ-
ников является простота изготовления и надежность в работе. Однако
подобные источники имеют и существенные недостатки. Среди основ-
ных недостатков, пожалуй, стоит указать большой ток, потребляемый
источниками этого типа из сети.
В Примечание.
Общеизвестным способом уменьшения величины реактивной состав-
ляющей нагрузки является компенсация ее реактивностью противо-
положного знака.
484
Электротехнический справочник
Генератор
Питающая сеть
Реактивный ток
Активный ток
Активно-
индуктивная
нагрузка
Активный ток
Реактивный ток
Компенсирующий
конденсатор
Питающая сеть
Активно-
индуктивная
нагрузка
Рис. 14.10. Принцип компенсации реактивной мощности нагрузки:
а — нагрузка не скомпенсирована, б — нагрузка скомпенсирована
Например, для компенсации индуктивной составляющей использу-
ются специальные компенсирующие конденсаторы и наоборот. При этом,
если полученный колебательный контур настроен в резонанс с частотой
сети, реактивный ток не перегружает питающую сеть, а замыкается в
контуре между реактивной составляющей нагрузки и компенсирующей
реактивностью.
На рис. 14.10 изображена ситуация при питании не скомпенсиро-
ванной (рис. 14.10, а) и скомпенсированной (рис. 14.10, б) активно-
индуктивной нагрузки.
Для компенсации реактивной составляющей активно-индуктивной
нагрузки потребуется конденсатор, емкость которого можно определить
по формуле:
С = ——______
7?2+(со£)2’
где: со = 2-я-/— круговая (угловая) частота, рад/с.
При частоте f= 50 Гц, со ~ 314 рад/с.
В Примечание.
Компенсация реактивной составляющей активно-индуктивной'
нагрузки, при помощи конденсатора, позволяет значительно сни-
зить значение тока, потребляемого нагрузкой из сети.
Рассмотренный способ компенсации реактивной мощности находит
широкое применение в промышленных сетях переменного тока. Однако
он не совсем подходит для компенсации реактивностей в пределах обыч-
ного сварочного источника, который по своей сути являются резко пере-
менной нагрузкой. Например, сварочный источник на холостом ходу
Глава 14 Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
485
генерирует небольшую реактивную мощность, которую вызывает индук-
тивность намагничивания сварочного трансформатора. Зато в момент
сварки уровень генерируемой реактивной мощности резко возрастает.
Если емкость компенсирующего конденсатора выбрать исходя из
максимального уровня генерируемой реактивной мощности, то, побе-
див реактивную составляющую при максимальной нагрузке, мы будем
генерировать большую реактивную мощность на холостом ходу. Просто
характер ее изменится с индуктивной на емкостную.
Достаточно оригинальное решение данной проблемы предложили
Калашников Юрий Дмитриевич и Буденный Анатолий Павлович:
♦ Калашников Ю. Д. Сварочный трансформатор. Патент Российской
Федерации № 2053066. МПК В23К9/00.
♦ Буденный А. П. Устройство для электродуговой сварки (варианты)
и способ изготовления его магнитопровода. Патент Российской
Федерации №2198078. МПКВ23К9/00.Н01Е38/08.Н01Е27/25.
Суть предложения в том, чтобы сердечник сварочного трансформа-
тора насыщался на холостом ходу. В этом случае входное сопротивление
сварочного трансформатора во всех режимах его работы будет иметь
значительную индуктивную составляющую, удовлетворительную ком-
пенсацию которой можно обеспечить во всем диапазоне нагрузок при
помощи конденсатора постоянной емкости.
Конструктивно-электрическая схема
сварочного источника Буденного
В качестве примера исследуем сварочный источник Буденного
(рис. 14.11), который далее по тексту будем называть просто источник.
Источник содержит трансформатор, обмотки которого намотаны на
замкнутый сердечник. В окно замкнутого сердечника встроен регулируе-
мый магнитный шунт. Замкнутый сердечник имеет два характерных сече-
ния, где сечение левой части больше сечения правой. Первичная (сетевая)
Рис 14.11. Конструктивно-электрическая
схема сварочного источника Буденного
486
Электротехнический справочник
обмотка трансформатора охватывает замкнутый сердечник там, где его
сечение максимально. Вторичная (сварочная) обмотка охватывает замкну-
тый сердечник там, где его сечение минимально. Меньшее сечение замкну-
того сердечника выбрано таким, чтобы он насыщался в режиме холостого
хода трансформатора. При этом участок максимального сечения, где рас-
положена первичная обмотка, будет оставаться ненасыщенным.
Часть потока, сцепленного с первичной обмоткой, ответвляется в регу-
лируемый магнитный шунт и не связана с вторичной обмоткой транс-
форматора. Этот поток образует регулируемую индуктивность, включен-
ную последовательно с первичной обмоткой трансформатора. Изменение
сечения магнитного шунта приводит к изменению регулируемой индук-
тивности, а, следовательно, и выходного тока источника.
Т. к. первичная и вторичная обмотки расположены на различных кер-
нах сердечника, то значительная часть потока, сцепленного с первичной
обмоткой, замыкается через пространство вокруг первичной обмотки,
не достигая вторичной обмотки. Этот поток называется потоком рассея-
ния и также образует индуктивность рассеяния, включенную последо-
вательно с первичной обмоткой трансформатора. При насыщении части
замкнутого сердечника, избыточное сетевое напряжение прикладыва-
ется к регулируемой индуктивности и индуктивности рассеяния, кото-
рые оказываются включенными последовательно.
Эта последовательная цепочка позволяет ограничить потребляемый
ток и предотвратить перегрузку питающей сети. К выводам вторичной
обмотки подключается сварочный держатель. Вторичная обмотка может
иметь несколько отводов используемых для ступенчатой настройки тока
при сварке в различных газовых средах. Конденсатор служит для ком-
пенсации индуктивной составляющей входного сопротивления транс-
форматора.
Конструкция сварочного источника
Рассмотрим конструкцию сварочного источника Буденного, пригод-
ную для самостоятельного изготовления.
Сварочный источник обеспечивает максимальный сварочный ток
150 А, а также плавную регулировку сварочного тока в диапазоне от
105 до 150 А. Электрическая схема источника изображена на рис. 14.12.
Регулировка сварочного тока осуществляется при помощи подвижного
магнитного шунта, установленного на сварочном трансформаторе Т1.
Конденсатор С1 служит для улучшения коэффициента мощности свароч-
ного источника. Автоматический выключатель SA1 служит для включе-
ния источника, а также для его автоматического выключения при аварии
трансформатора или повышенного напряжения сети.
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
487
Х1 <
0------
К сети
-220 В 50
0--------
Х2
SA1 32А
180мк
~450 В
ХЗ
---------0
К сварочной
дуге
---------0
Х4
Рис. 14.12. Электрическая схема
сварочного источника Буденного
Рис. 14.13. Размеры сварочного
трансформатора
Сварочный трансформа-
тор выполнен на стандартном
ленточном сердечнике ПЛ
32x64x130. Подобный сер-
дечник используется в судо-
вом трансформаторе ОСВМ-
7-74 мощностью 1 кВА.
Общие размеры сварочного
трансформатора изображены
на рис. 14.13.
С внутренней стороны
одной из половинок ленточ-
ного сердечника, на кото-
рой расположена вторичная
обмотка, необходимо акку-
ратно отделить пакет пластин
толщиной 12 мм. Этот пакет,
после предварительной меха-
нической обработки, исполь-
зуется для изготовления маг-
нитного шунта.
0 Совет.
Чтобы пакет не расслоился во время механической обработки, необ-
ходимо аккуратно нанести несколько, скрепляющих его, сварочных
швов.
Механическая обработка состоит из двух этапов:
♦ Этап 1. Необходимо отрезать лишние фрагменты пакета пластин,
как указано на рис. 14.14, оставив заготовку для шунта.
♦ Этап 2. Заготовку для шунта разрезать согласно выкройке на
рис. 14.15.
Обмотки мотаются на двух каркасах, выполненных из листового сте-
клотекстолита толщиной 2 мм. Каждый каркас имеет 4 щечки, две из
которых расположены в центре каркаса и
служат для крепления неподвижной части
магнитного шунта. Перед намоткой каркас
следует усилить, насадив на деревянную
оправку. Отверстие, предназначенное для
насадки на сердечник, должно быть больше
размеров сердечника на 1,5-2 мм, что позво-
Рис. 14.14. Получение заготовки
для магнитного шунта
лит впоследствии без проблем собрать транс-
форматор.
488
Электротехнический справочник
Рис. 14.15. Выкройка
магнитного шунта
Первичная обмотка W1 состоит из двух
секций (I и Г), расположенных на различ-
ных каркасах и соединенных параллельно.
Каждая из секций содержит по 304 витка
провода ПЭВ-2 01,62 мм. После намотки
каждого слоя провода, его следует уплот-
нить легкими ударами деревянного молотка.
Если трансформатор изготавливается в
кустарных условиях, то каждый слой необ-
ходимо промазывать пропиточным лаком.
В качестве межслойной изоляции использу-
ется картон толщиной 0,5 мм.
Для вторичной обмотки W2 берется мед-
ная шина 10x1,6 мм2 в стекловолокнистой
изоляцией. Вторичная обмотка также состоит из двух секций (II и 1Г)>
которые, в отличие от первичной обмотки, включены последовательно и
содержат по 38 витков.
Шина укладывается на более широкую сторону. После намотки каж-
дого слоя, его следует уплотнить легкими ударами деревянного молотка
и обильно промазать пропиточным лаком. Для намотки можно исполь-
зовать медную шину такого же сечения, но с другим соотношением сто-
рон.
После намотки и пропитки трансформатор следует просушить.
Температура и время сушки определяются маркой используемого про-
питочного лака.
Готовый, намотанный и собранный трансформатор, помещается в
защитный кожух, который необходимо изготовить из немагнитного
материала, например алюминия или текстолита. Так как плотность тока в
обмотках трансформатора имеет достаточно высокое значение, его необ-
ходимо интенсивно охлаждать. Например, в промышленных сварочных
источниках «Русь» для этой цели устанавливается два вентилятора, один
из которых приточный, а другой вытяжной.
Внимание.
Для подключения первичной обмотки трансформатора к сети
-220 В, необходимо использовать кабель с медной жилой сечением не
менее 4 мм2 и силовую розетку на ток 25 А, имеющую заземляющий
нож, который необходимо соединить с сердечником трансформа-
тора и с защитным кожухом. Соответственно, заземляющий кон-
такт розетки должен быть надежно заземлен.
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
489
Концы вторичной обмотки необходимо подключить к латунным
шпилькам диаметром 8-10 мм, установленным на диэлектрической тер-
мостойкой панели, которая крепится к защитному кожуху трансформа-
тора. В качестве сварочных можно использовать мягкие медные провода
сечением 16-25 мм2.
Настройка сварочного источника
Настройка сварочного источника заключается в установке упоров,
ограничивающих крайнее положения шунта, соответствующие макси-
мальному и минимальному сварочному току.
Как уже говорилось ранее, для регулировки сварочного тока источник
снабжен специальным магнитным шунтом. Введение шунта в зазор между
катушками позволяет увеличить индуктивность рассеяния трансформа-
тора и, соответственно, уменьшить сварочный ток. На рис. 14.16 схема-
тически изображена конструкция магнитного шунта, а также указаны
его основные размеры.
Q
Примечание.
Сварочный трансформатор не обеспечивает стабильную величину
индуктивной составляющей своего входного сопротивления во всех
режимах работы. Под нагрузкой эта составляющая значительно
больше, чем на холостом ходу.
Однако в данном случае эта разница не столь велика, как в случае сва-
рочного трансформатора с развитым магнитным рассеянием, рассмотрен-
ным ранее. Это позволяет надеяться на то, что удастся подобрать такое
значение компенсирующей емкости, которое обеспечить минимальный
уровень реактивных токов во всех режимах работы источника.
Рис. 14.16. Регулировочный
магнитный шунт
Варьируя значение емкости
компенсирующего конденса-
тора, останавливаемся на вели-
чине 180 мкФ. Конденсатор
необходимой емкости можно
собрать из трех конденсато-
ров К78-296 емкостью 60 мкФ,
рассчитанных на переменное
напряжение ~Uk-450 В.
В этом случае на холостом
ходу источник потребляет 6 А,
а под нагрузкой — 17...27 А.
490
Электротехнический справочник
Сварочный источник
с резонансным конденсатором
Ранее мы рассмотрели сварочный источник Буденного, где для повы-
шения коэффициента мощности источника использовался колеба-
тельный контур резонансом токов. Однако подобный результат можно
получить и при использовании резонанса напряжений. Для этого, после-
довательно с вторичной обмоткой трансформатора, можно включить
специальный резонансный конденсатор.
В этом случае индуктивность рассеяния трансформатора и конден-
сатор образуют последовательный колебательный контур, и если этот
контур настроен на частоту 50 Гц, то сварочный источник не будет гене-
рировать реактивную мощность. В этом случае циркуляция реактивной
мощности будет происходить только внутри колебательного контура.
Необходимые расчеты. Частоту резонанса контура можно определить
по формуле:
Р~2-7г-/Ь-С’Гц‘
Если известна индуктивность и частота, то емкость можно найти по
формуле:
Если известна емкость и частота, то индуктивность можно найти по
формуле:
где со — круговая (угловая) частота, рад/с.
При частоте/^ 50 Гц, со~314 рад/с.
Сварочный источник с резонансным конденсатором имеет высокий
КПД и коэффициент мощности, близкий к единице.
В Примечание.
По сравнению с ранее рассмотренными сварочными источниками
переменного тока, этот источник потребляет наименьший ток от
питающей сети.
Например, по сравнению с классическими сварочными источниками
он потребляет в два раза меньший тока, а по сравнению со сварочным
источником Буденного в полтора раза меньший ток. Немаловажным
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
491
является то, что форма потребляемого тока близка к синусоиде. В этом
отношении он на много превосходит существующие на данный момент
инверторные сварочные источники, практически не уступая им по мас-
согабаритным параметрам.
Рассмотрим конструкцию сварочного источника, позволяющего
получать четыре фиксированные величины сварочного тока — 120, 105,
90 и 75 А.
Размеры и расположение обмоток сварочного трансформатора изо-
бражены на рис. 14.17.
Рис. 14.17. Размеры, расположение
и схема соединения обмоток трансформатора
Первичная и вторичная обмотки расположены на разных стержнях
трансформатора. При этом часть вторичной обмотки мотается поверх
первичной обмотки. Обмотки мотаются на каркасы, выполненные из
листового стеклотекстолита толщиной 2 мм.
Совет.
н Перед намоткой каждой обмотки, ее каркас следует усилить, наса-
див на деревянную оправку. Отверстие каркаса, предназначенное для
насадки на сердечник, должно быть больше размеров сердечника на
1,5-2 мм, что позволит впоследствии без проблем собрать транс-
форматор.
Первичная обмотка W1 содержит 430 витков изолированного мед-
ного обмоточного провода 01,67 мм в эмалевой или стекловолоконной
изоляции. После намотки слоя провода его следует уплотнить легкими
ударами деревянного молотка. Если трансформатор изготавливается в
кустарных условиях, то после намотки каждого слоя его необходимо про-
мазывать пропиточным лаком. В качестве межслойной изоляции исполь-
зуется картон толщиной 0,5 мм.
492
Электротехнический справочник
Вторичная обмотка мотается медной шиной 15 мм2 (7x2,25 мм). Шина
укладывается на более широкую сторону. После намотки каждого слоя,
его следует уплотнить легкими ударами деревянного молотка и обильно
промазать пропиточным лаком.
Для намотки можно использовать медную шину такого же сечения, но с
другим соотношением сторон. Основная часть вторичной обмотки, содер-
жащая 60 витков, мотается на независимом каркасе. Остаток вторичной
обмотки, содержащий 15 витков, мотается поверх первичной обмотки.
Обе части вторичной обмотки имеют отводы, которые служат для
регулировки сварочного тока (рис. 14.17). После намотки и пропитки
трансформатор следует просушить. Температура и время сушки опреде-
ляются маркой используемого пропиточного лака.
Резонансный конденсатор сварочного источника имеет емкость 10000 мкФ
и состоит из двух блоков полярных конденсаторов Cl, С2 (рис. 14.17), вклю-
ченных встречно. Для защиты от напряжения обратной полярности каждый
блок конденсаторов зашунтирован цепочками Rl VD1 и R2VD2, состоящими
из последовательно включенных резистора и конденсатора.
В качестве Cl, С2 можно использовать конденсаторы типа К50-84
3300 мкФ на 100 В, производства отечественной компании Элеконд
(http://www.elecond.ru) или конденсаторы, рассчитанные на большие
импульсные токи, выпускаемые другими производителями. Например,
подойдут конденсаторы типа В41456, В41458 3300 мкФ на 100 В, произ-
водства компании Epcos (http://www.epcos.com).
Готовый, намотанный и собранный трансформатор необходимо поме-
стить в защитный кожух, который необходимо изготовить из немагнит-
ного материала, например, алюминия или текстолита. В кожухе необхо-
димо предусмотреть вентиляционные отверстия.
Внимание.
Для подключения первичной обмотки трансформатора к сети
-220 В, необходимо использовать кабель с медной жилой сечением не
менее 4 мм2 и силовую розетку на ток 25 А, имеющую заземляющий
нож, который необходимо соединить с сердечником трансформа-
тора и с защитным кожухом. Соответственно, заземляющий кон-
такт розетки должен быть надежно заземлен.
Концы вторичной обмотки необходимо подключить к латунным
шпилькам диаметром 8-10 мм, установленным на диэлектрической тер-
мостойкой панели, которая крепится к защитному кожуху трансформа-
тора. В качестве сварочных можно использовать мягкие медные провода
сечением 16-25 мм2.
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
493
Сварочный источник переменного тока
с плавной регулировкой
Практически все рассмотренные ранее сварочные источники имели
ступенчатую регулировку сварочного тока. Исключение составляет
лишь сварочный источник Буденного, где регулировка сварочного тока
осуществляется при помощи подвижного магнитного шунта.
Ступенчатая регулировка тока ограничивает возможность выбора
оптимальной величины сварочного тока, а наличие отводов усложняет
конструкцию сварочного трансформатора. Подвижный шунт позволяет
плавно регулировать ток, но также усложняет конструкцию трансформа-
тора и является источником шума.
В этом разделе приводится описание сварочного источника с плавной
регулировкой сварочного тока. Принципиальная электрическая схема
источника приведена на рис. 14.18.
Регулирующим элементом сварочного источника является симистор
VS1, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформа-
тора Т2. Тиристоры и симисторы являются не полностью управляемыми
электронными ключами. Они могут находиться только в двух состояниях,
закрытом или открытом. Тиристор, подобно диоду, пропускает ток только
в одном направлении. Для управления переменным током используют
два встречно включенных тиристора или один симистор (симметричный
тиристор) или триак (от англ. Triac — triode for alternating current), что
означает электронный прибор, предназначенный для управления пере-
менным током. Внутренняя структура симистора также содержит два
встречно включенных тиристора, но управляются эти тиристоры при
помощи одного внешнего управляющего электрода.
Однажды открытый симистор не реагирует на сигнал управления и
сохраняет свое открытое состояние до тех пор, пока через него проте-
кает ток, больший по величине, чем ток удержания. По этой причине эти
электронные приборы называются не полностью управляемыми.
В цепях периодического переменного тока, каждые полпериода ток
меняет свое направление, снижаясь до нуля. При этом каждый раз дости-
гается автоматическое запирание (гашение) симистора. Задерживая или
сдвигая момент включения симистора относительно начала полупериода
можно осуществлять регулировку переменного тока.
Меняя длительность задержки от нуля до полупериода (фазовый
сдвиг от 0° до 180°), можно осуществлять полную регулировку пере-
менного тока. Недостатком такой регулировки тока является, то что ток
прерывается во время закрытого состояния симистора. По этой причине
трансформатор с симисторным или тиристорным ключом в первичной
494
Электротехнический справочник
ХА1
SF1
63 А
Рис. 14.18. Схема сварочного источника
сплавной регулировкой сварочного тока
обмотке получил название трансформатора прерывистого тока или
тиристорного трансформатора.
Долгое время считалось, что подобный способ регулировки тока не
пригоден для электродуговой сварки. Дело в том, что во время прерыва-
ния тока дуга гаснет и происходит деионизация дугового промежутка,
что затрудняет последующее возбуждение дуги. Выход был найден в том,
чтобы каждый раз, в момент открытия симистора, принудительно воз-
буждать дугу при помощи специального импульсного, стабилизатора.
В предлагаемом сварочном источнике импульсный стабилизатор
состоит из последовательной цепочки, состоящей из конденсатора С5 и
дополнительной обмотки III, намотанной поверх вторичной обмотки II
сварочного трансформатора Т2. Обмотки II и III имеют равное количе-
ство витков. Стабилизирующая цепочка подключена параллельно пер-
вичной обмотке трансформатора Т2.
Благодаря этому, в момент открытия симистора VS1, к вторичной
обмотке трансформатора Т2 и к сварочной цепи прикладывается корот-
кий высоковольтный стабилизирующий импульс, при помощи которого
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
495
осуществляется принудительное зажигание дуги. Длительность стабили-
зирующего импульса определяется емкостью конденсатора С5 и состав-
ляет примерно 100 мкс.
Цепи управления источника (рис. 14.18) питаются от маломощного
трансформатора Т1 220/18В. Переменное напряжение 18 В с обмотки
II трансформатора поступает на выпрямитель VD1, где выпрямляется
и сглаживается при помощи конденсатора С1. Нестабилизированное
напряжение на конденсаторе С1 используется для непосредственного
управления симистором VS1. Для надежного отпирания симистора, через
его управляющий электрод необходимо пропускать ток величиной более
200 мА. В данном случае ток управления коммутируется транзистором
VT5 и ограничивается резисторами R13—R17 на уровне 350-450 мА.
Схема управления питается стабилизированным напряжением 12 В,
получаемым из нестабилизированного напряжения на конденсаторе С1,
при помощи стабилизатора DA1.
На конденсаторе СЗ формируется пилообразное напряжение. При
этом конденсатор СЗ линейно заряжается стабильным током от источ-
ника тока, собранного на элементах VT4, VD2, R6, R7, а затем, в момент
перехода сетевого напряжения через ноль, разряжается при помощи узла
синхронизации построенного на элементах VT1, VT2, R1—R5.
Для формирования синхронизирующих импульсов переменное напря-
жение с обмотки II трансформатора Т1 (через резисторы R1 и R2) поступает
на базу транзистора VT1. Когда напряжение сети не равно нулю, транзистор
VT1 открыт, а транзистор VT2 закрыт и не шунтирует конденсатор СЗ.
В момент перехода сетевого напряжения через ноль транзистор VT1
закрывается, a VT2 открывается и быстро разряжает конденсатор СЗ. В
результате этого на конденсаторе СЗ формируется напряжение пропор-
циональное фазовому сдвигу относительно начала полупериода.
С помощью переменного резистора R9 «Ток» можно устанавливать
порог, а, следовательно, и фазовый сдвиг срабатывания компаратора DA2.
Пока напряжение на конденсаторе СЗ ниже порогового, на выходе ком-
паратора присутствует низкий уровень напряжения, который удерживает
транзистор VT5 и симистор VS1 в закрытом состоянии. Как только напря-
жение на конденсаторе СЗ превысит пороговый уровень, компаратор сра-
ботает и откроет транзистор VT5, который откроет симистор VS1.
Регулировка сварочного тока осуществляется при помощи перемен-
ного резистора R9 «Ток». В нижнем положении движка резистора R9
фазовый сдвиг минимален, поэтому сварочный ток максимален. В верх-
нем положении движка резистора R9 фазовый сдвиг максимален, поэ-
тому сварочный ток минимальный.
Конкретный диапазон регулировки сварочного тока зависит от сва-
рочного трансформатора Т2. При использовании рекомендуемого сва-
496
Электротехнический справочник
рочного трансформатора сварочный ток регулируется в диапазоне от 50
до 150 А.
Типы и номиналы элементов схемы сварочного источника указаны
на принципиальной схеме. При повторении устройства можно использо-
вать рекомендуемые комплектующие или другие комплектующие, имею-
щие такие же или не худшие параметры.
В качестве трансформатора Т1 можно использовать любой трансфор-
матор 220/18 В мощностью 10-15 Вт.
В качестве сварочного трансформатора Т2 можно использовать любой
трансформатор, описанный ранее в разделе «Сварочный трансформатор
со ступенчатой регулировкой тока». При этом обмотки трансформатора
мотаются без отводов, а стабилизирующая обмотка III мотается поверх
обмотки II.
Например, мы решили использовать трансформатор с сердечником из
холоднокатаной стали. В этом случае конструкция сердечника изображена
на рис. 14.9, б. Обмотка I трансформатора содержит 340 витков провода диа-
метром 1,81 мм. Обмотка II трансформатора содержит 94 витка алюминие-
вой шины сечением 30 мм2. Обмотка III трансформатора содержит 94 витка
провода диаметром 1-2 мм и мотается в один слой поверх обмотки II.
Направление намотки катушек трансформатора указано на рис. 14.8.
Схема включения обмоток аналогична схеме, изображенной на рис. 14.7.
Обмотка I расположена на двух катушках, которые включены парал-
лельно. Обмотка II также расположена на двух катушках, но эти катушки
включены последовательно. Обмотка III аналогична обмотке II, но мота-
ется поверх ее.
Сварочный источник постоянного тока
с электронной регулировкой
Все рассмотренные ранее сварочные источники, являются источни-
ками переменного тока. Эти источники, по сравнению с источниками
постоянного тока, имеют меньшие размеры, просты в изготовлении и
надежны в эксплуатации. Однако использование постоянного тока позво-
ляет улучшить устойчивость горения дуги и использовать специальные
электроды, позволяющие получить лучшее качество сварочного шва.
В данном разделе рассмотрим конструкцию простого сварочного
источника постоянного ток^ с электронной регулировкой. Этот источ-
ник обеспечивает максимальный сварочный ток 150 А и предназначен
для сварки электродами 03-4 мм. Сварочный ток плавно регулируется
в диапазоне 50-150 А. Принципиальная электрическая схема сварочного
источника приведена на рис. 14.19.
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
497
XS1
VS1 T161-160
1 Т1 з
VD5
1N4007
VS2
T161-160
-Сеть
220 В
А
SF1
40 А
VD1
DF10
VD3
1N4007
VD6
1N4007
+12 В
VT2
КТ361Е
С2
— -t-470mkVVD4
КС512Г~х25В
R1 -12 В R2
2,2к 2,2к
+12В
[JR4
U 22
СЗ
0,01мк'
R5
Юк
R7
5,1к
R6
2к
VT3
KT117
R8
Юк
VT4
KT315E
< — d
а
с
КС512
VT1 VD7v
2Т825А2 1N4148-"
+ C1
470мк2? VD2
x25 В
C4
1мк
-----e
Рис. 14.19. Схема сварочного источника постоянного тока
с электронной регулировкой
D
Примечание. •
Главное отличие этого источника от рассмотренных ранее моделей
заключается в том, что его внешняя нагрузочная характеристика
формируется не за счет применения специального трансформатора,
а за счет электронной регулировки с использованием обратной связи
по току.
Регулировка сварочного тока производится при помощи двух тиристо-
ров VS1 и VS2, включенных по схеме двухполупериодного выпрямителя со
средней точкой. Задерживая или сдвигая момент включения тиристоров
относительно начала полупериода, можно осуществлять регулировку тока.
498
Электротехнический справочник
Меняя длительность задержки от нуля до полупериода (фазовый сдвиг от
0° до 180°), можно осуществлять полную регулировку сварочного тока.
Недостатком такой регулировки тока является то, что в паузе (во
время закрытого состояния тиристора) ток прерывается и дуга гаснет.
В Примечание.
Для того чтобы сварочная дуга не гасла, необходимо во время паузы
пропускать через нее стабилизирующий ток величиной не менее 10 А.
Существует несколько способов получения стабилизирующего тока.
В рассматриваемом источнике стабилизация тока осуществляется за счет
использования дросселя L1 и диода VD12. Дроссель накапливает энергию
во время открытого состояния тиристоров и отдает ее в паузе. При этом
стабилизирующий ток замыкается через диод VD12.
Так как через дроссель протекает весь сварочный ток, то габариты
его получаются значительными и соизмеримы с габаритами сварочного
трансформатора Т1. Однако габариты дросселя можно уменьшить, если
сделать его нелинейным, насыщающимся. Т. е. когда ток в дросселе ниже
тока насыщения, дроссель имеет значительную индуктивность, достаточ-
ную для поддержания тока в паузах, а когда ток становится больше тока
насыщения, индуктивность дросселя резко снижается, т. к. его сердечник
входит в насыщение. Применение подобного дросселя делает сварочный
ток импульсно модулированным.
Модуляция возникает при насыщении дросселя и может даже ока-
заться полезной, стимулируя капельный перенос металла с электрода в
сварочную ванну.
Рассмотрим подробнее работу сварочного источника. Питание элек-
тронного блока управления сварочного источника осуществляется от обмо-
ток Па и Пб сварочного трансформатора Tl. С помощью выпрямителя VD1
формируется двухполярное выпрямленное напряжение.. Стабилизированное
напряжение +12 В получается при помощи параметрического стабилизатора
Rl, VD2, С1. Стабилизированное напряжение -12 В получается при помощи
параметрического стабилизатора R2, VD4, С2.
Для синхронизации схемы управления с сетью используется пульса-
ция отрицательного выпрямленного напряжения. Это напряжение, через
резистор R3, поступает на базу транзистора VT5 и закрывает его. Пока
транзистор VT5 закрыт, конденсатор С4 заряжается через резист,ор R8.
В момент смены полярности сетевого напряжения уровень отрица-
тельно выпрямленного напряжения также снижается, и транзистор VT5
открывается за счет положительного тока смещения, поступающего в его
базу через резистор R10. Транзистор VT5 открывается и разряжает кон-
денсатор С4. В результате этого на конденсаторе С4 формируется пилоо-
бразное напряжение, синхронизированное с сетевым напряжением.
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
499
Диод VD3 служит для развязки цепи синхронизации и цепи питания.
Светодиод HL1 «Сеть» служит для индикации включенного состояния
сварочного источника и защищает переход б-э транзистора VT5 от про-
боя отрицательным выпрямленным напряжением.
Для стабилизации сварочного тока используется регулятор на основе
суммирующего интегратора, собранного на операционном усилителе
DA1 и элементах С5, Rll, R15, R16, VD9—VD11.
При помощи потенциометра R13 «Ток» устанавливается необходимая
величина сварочного тока. Напряжение задания, снимаемое с движка
этого потенциометра, при помощи делителя напряжения Rll, R16 срав-
нивается (суммируется) с напряжением токовой обратной связи, снимае-
мым с шунта R17. Так как напряжение задания и напряжение токовой
обратной связи имеют различную полярность, то они взаимно компен-
сируются на инвертирующем входе операционного усилителя DA1, если
их величины пропорциональны величинам резисторов делителя напря-
жения Rll, R16.
В противном случае компенсация делителя достигается за счет дополни-
тельного тока поступающего в среднюю точку делителя Rl 1, R16 с выхода
операционного усилителя DA1, через интегрирующий конденсатор С5.
D Примечание.
При этом напряжение на выходе DA1 возрастает, если сварочный
ток больше заданного, и уменьшается, если сварочный ток меньше
заданного.
Диод VD9 не позволяет выходному напряжению операционного уси-
лителя DA1 и регулятора становиться отрицательным. Диоды VD10,
VD11 защищают входы DA1 при обрыве шунта. Резистор R15 симметри-
рует прямой вход операционного усилителя DA1.
Выходное напряжение регулятора через цепочку VD8, R9 поступает на
эмиттер транзистора VT4. Транзистор VT4 является компаратором, срав-
нивающим выходное напряжение регулятора с пилообразным напряже-
нием на конденсаторе С4. Как только пилообразное напряжение станет
больше, транзистор VT4 открывается и открывает транзистор VT2. Он, в
свою очередь, подает напряжение питания на релаксационный генератор,
собранный на однопереходном транзисторе VT3 и элементах R5, R6, СЗ.
Генератор формирует короткие отрицательный импульсы, поступающие
на базу транзистора VT1 с частотой 5-6 кГц. При этом задержка момента
запуска генератора относительно начала полупериода сетевого напряже-
ния возрастает, если сварочный ток больше.заданного, и уменьшается,
если сварочный ток меньше заданного.
Транзистор VT1 открывается выходными импульсами релаксационного
генератора и формирует мощный управляющие импульсы тока, которые
500
Электротехнический справочник
через резистор R4 и диоды VD5, VD6 поступают на управляющие элек-
троды тиристоров VS1 и VS2, и открывают один из них. Диод VD7 защи-
щает переход б-э транзистора VT1 от напряжения обратной полярности.
Элементная база
Детали. Электронные компоненты сварочного источника могут быть
заменены аналогичными, имеющими такие же или лучшие параметры.
Моточные узлы. Дроссель L1 мотается на ленточном сердечнике
ШЛ32х64. Обмотка содержит 60 витков медной шины 18,75 мм2. При
сборке сердечника в его стыки необходимо положить не магнитные про-
кладки толщиной 4 мм.
Обмотки трансформатора Т1 мотаются на двух каркасах, выполненных
из листового стеклотекстолита толщиной 2 мм. Перед намоткой каркас сле-
дует усилить, насадив на деревянную оправку. Отверстие, предназначенное
для насадки на сердечник, должно быть больше размеров сердечника на
1,5-2 мм, что позволит впоследствии без проблем собрать трансформатор.
Обмотка I содержит 240 витков медного провода 01,88 мм. Эта
обмотка мотается первой и состоит из двух секций (I и Г), расположен-
ных на различных катушках и соединенных параллельно.
0 Примечание.
Намотка таких обмоток имеет одну особенность, согласно кото-
рой аналогичные слои разных секций мотаются в противоположных
направлениях.
Например, если начало левой секции расположено с левой стороны
катушки и провод укладывается слева на право, то для правой секции все
делается наоборот (рис. 14.20).
Для. намотки трансформатора можно использовать самодельный
намоточный станок.
После намотки каждого слоя провода его следует уплотнить легкими
ударами деревянного молотка. Если трансформатор изготавливается в
кустарных условиях, то
- каждый слой необходимо
промазывать пропиточ-
ным лаком. В качестве
межслойной изоляции
используется картон тол-
щиной 0,5 мм.
Обмотка II мотается
поверх обмотки I и содер-
жит 60+60 витков алюми-
правая катушка 5
Рис. 14.20. Схема намотки катушек трансформатора
Глава 14. Сварочные источники классические: устройство, эксплуатация и ремонт
501
ниевая шина сечением 25 мм2 (5x5 мм). Подобная шина используется в
обмотках грузоподъемных электромагнитов. Обе половинки обмотки
(Па и Пб) мотаются одновременно в два провода. При этом на каждую
катушку мотается по 30 витков. Схема соединения фрагментов обмотки
изображена на рис. 14.20.
Совет.
При отсутствии указанной шины можно использовать любую другую
шину или даже круглый алюминиевый провод подходящего сечения.
Если имеющийся обмоточный материал состоит из нескольких кусков,
то эти куски необходимо сварить или аккуратно склепать. Пластиковая
или поврежденная изоляция снимается в обязательном порядке. Затем
очищенный провод или шина плотно обматываются киперной лентой
или тонкой хлопчатобумажной тканью, предварительно порезанной на
полосы шириной 20 мм. После изолировки поперечные размеры провода
или шины должны увеличиться примерно на 0,5 мм.
После намотки каждого слоя обмотка уплотняется легкими ударами
деревянного молотка, после чего намотанный слой обильно промазыва-
ется пропиточным лаком.
После намотки и пропитки трансформатор следует просушить.
Температура и время сушки определяются маркой используемого про-
питочного лака.
Конструкция сердечника трансформатора изображена на рис. 14.21.
Сердечник набран из пластин стали толщиной 0,27-0,5 мм. Имеющееся
железо сначала рубят на полосы, потом режут на фрагменты, длина кото-
рых указана на рис. 14.9. Заусенцы на краях рубленого железа необхо-
димо удалить с помощью надфиля или мелкого напильника. Сердечник
собирается в «перекрышку» с возможно меньшими зазорами в местах
стыковки отдельных листов.
Нечетный слой
Четный слой
Рис. 14.21. Конструкция сердечника трансформатора
ГЛАВА 15
СВАРОЧНЫЕ ИСТОЧНИКИМ ИНВЕРТОРНЫЕ:
УСТРОЙСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
15.1. Принцип построения и работа
инверторных сварочных источников
Влияние рабочей частоты на габариты трансформатора
Трансформатор является необходимым элементом любого сварочного
источника. Он понижает напряжение сети до уровня напряжения дуги,
а также осуществляет гальваническую развязку сети и сварочной цепи.
Известно, что размеры трансформатора определяются его рабочей часто-
той, а также качеством магнитного материала сердечника.
В Примечание.
При понижении частоты габариты трансформатора возрастают,
а при повышении—уменьшаются.
Трансформаторы классических источников работают на относительно
низкой частоте сети. Поэтому вес и габариты этих источников в основ-
ном определялись массой и объемом сварочного трансформатора.
В последнее время были разработаны различные высококачественные
магнитные материалы, позволяющие несколько улучшить массогабарит-
ные параметры трансформаторов и сварочных источников. Однако суще-
ственного улучшение этих параметров можно добиться только за счет
увеличения рабочей частоты трансформаторов. Так как частота сетевого
напряжения является стандартом и не может быть изменена, то повы-
сить рабочую частоту трансформатора можно, используя специальный
электронный преобразователь.
Блок-схема инверторного сварочного источника
Упрощенная блок-схема инверторного сварочного источника (ИСИ)
изображена на рис. 15.1. Рассмотрим схему. Сетевое напряжение выпрям-
ляется и сглаживается, а затем подается на электронный преобразова-
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
503
Рис. 15.1. Упрощенная блок-схема инверторного сварочного источника
тель. Он преобразует постоянное напряжение в переменное высокой
частоты. Переменное напряжение высокой частоты трансформируется
при помощи малогабаритного высокочастотного трансформатора. Затем
напряжение выпрямляется и подается в сварочную цепь.
Типы трансформаторов
Работа электронного преобразователя тесно связана с циклами пере-
магничивания трансформатора. Так как ферромагнитный материал
сердечника трансформатора обладает нелинейностью и насыщается, то
индукция в сердечнике трансформатора может расти лишь до какого-то
максимального значения Вт.
После достижения этого значения сердечник необходимо размагни-
тить до нуля или перемагнитить в обратном направлении до значения
-Вт. Энергия может передаваться через трансформатор:
♦ в цикле намагничивания;
♦ в цикле перемагничивания;
♦ в обоих циклах.
8Н Определение.
Я Преобразователи, обеспечивающие передачу энергии в одном цикле
М перемагничивания трансформатора, называются однотактными.
Соответственно, преобразователи, обеспечивающие передачу энергии
в обоих циклах перемагничивания трансформатора, называются двух-
тактными.
Однотактный прямоходовый преобразователь
Преимущества однотактных преобразователей. Однотактные преоб-
разователи получили наибольшее распространение в дешевых и мало-
мощных инверторных сварочных источниках, рассчитанных на работу
от однофазной сети. В условиях резко переменной нагрузки, каковой
504
Электротехнический справочник
является сварочная дуга, однотактные преобразователи выгодно отлича-
ется от различных двухтактных преобразователей:
♦ они не требует симметрирования;
♦ они не подвержены такой болезни, как сквозные токи.
Следовательно, для управления этим преобразователем требуется
более простая схема управления по сравнению с той, которая потребу-
ется для двухтактного преобразователя.
Классификация однотактных преобразователей. По способу пере-
дачи энергии в нагрузку, однотактные преобразователи делятся на пря-
моходовые и обратноходовые (рис. 15.2). В прямоходовых преобразова-
телях энергия в нагрузку передается в момент замкнутого состояния, а в
обратноходовых в момент разомкнутого состояния ключевого транзи-
стора VT. При этом, в обратноходовом преобразователе, энергия запаса-
ется в индуктивности трансформатора Т во время замкнутого состояния
ключа и ток ключа имеет форму треугольника с нарастающим фронтом
и крутым срезом.
В Примечание.
При выборе типа преобразователя ИСИ между прямоходовым и
обратноходовым, предпочтение отдается прямоходовому одно-
тактному преобразователю.
Ведь, не смотря на его большую сложность, прямоходовый преобра-
зователь, в отличие от обратноходового, имеет большую удельную мощ-
ность. Это объясняется тем, что в обратноходовом преобразователе через
-Un
0—
R3
Рис. 15.2. Типы однотактного преобразователя
и соответствующие им формы тока ключа:
а — обрат ноходовый преобразователь; б — прямоходовый преобразователь
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
505
ключевой транзистор протекает ток треугольной формы, а в прямоходо-
вом — прямоугольной. Следовательно, при одном и том же максималь-
ном токе ключа, среднее значение тока у прямоходового преобразователя
получается в два раза выше.
Основными достоинствами обратноходового преобразователя является:
♦ отсутствие дросселя в выпрямителе;
♦ возможность групповой стабилизации нескольких напряжений.
Эти достоинства обеспечивают преимущество обратноходовым пре-
образователям в различных маломощных применениях, каковыми явля-
ются источники питания различной бытовой теле- и радиоаппаратуры,
а также служебные источники питания цепей управления самих свароч-
ных источников.
Трансформатор однотранзисторного прямоходового преобразо-
вателя (ОПП), изображенного на рис. 15.2, б, имеет специальную раз-
магничивающую обмотку III. Эта обмотка служит для размагничивания
сердечника трансформатора Т, который намагничивается во время зам-
кнутого состояния транзистора VT.
В это время напряжение на обмотке III прикладывается к диоду VD3
в запирающей полярности. Благодаря этому размагничивающая обмотка
не оказывает никакого влияния на процесс намагничивания.
После закрытия транзистора VT:
♦ напряжение на обмотке III меняет свою полярность;
♦ диод VD3 отпирается;
♦ энергия, накопленная в трансформаторе Т, возвращается в первич-
ный источник питания Un.
В Примечание.
Однако на практике, из-за недостаточной связи между обмотками
трансформатора, часть, энергии намагничивания не возвращается
в первичный источник. Эта энергия обычно рассеивается в транзи-
сторе VT и демпфирующих цепочках (на рис. 15.2 не показаны), ухуд-
шая общую эффективность и надежность преобразователя.
Косой мост. Указанный недостаток отсутствует в двухтранзисторном
прямоходовом преобразователе (ДПП), который зачастую называют
«косой мост» (рис. 15.3, а). В этом преобразователе (благодаря введению
дополнительного транзистора и диода) в качестве размагничивающей
обмотки используется первичная обмотка трансформатора. Так как эта
обмотка сама с собою полностью связана, то проблемы не полного воз-
врата энергии намагничивания совершенно исключаются.
Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в момент перемагни-
чивания сердечника трансформатора.
506
Электротехнический справочник
Рис. 15.3. Двухтранзисторный прямоходовый преобразователь (ДПП):
а — принципиальная электрическая схема; б — процесс перемагничивания сердечника
И Примечание.
Общей особенностью всех однотактных преобразователей является
то, что их Трансформаторы работают в условиях с односторонним
намагничиванием.
Магнитная индукция В (в трансформаторе с односторонним намагни-
чиванием) может изменяется только в пределах от максимальной Вт до
остаточной Вг, описывая частную петлю гистерезиса.
Когда транзисторы VT1, VT2 преобразователя открыты, энергия
источника питания Un через трансформатор Т передается в нагрузку.
При этом сердечник трансформатора намагничивается в прямом направ-
лении (участок а-b на рис. 15.3, б).
Когда транзисторы VT1, VT2 заперты, ток в нагрузке поддерживается за
счет энергии запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается через диод
VD0. В этот момент, под действием ЭДС обмотки I, открываются диоды VD1,
VD2. При этом через них протекает ток размагничивания сердечника транс-
форматора в обратном направлении (участок b-а на рис. 15.3, б).
Изменение индукции ДВ в сердечнике происходит практически от Вт
до Вг и значительно меньше значения ЛВ= 2-Вт, возможного для двух-
тактного преобразователя. Некоторый прирост ДВ можно получить с
помощью введения немагнитного зазора в сердечник. Если сердечник
имеет немагнитный зазор 8, то остаточная индукция становится меньше,
чем Вг. В случае наличия немагнитного зазора в сердечнике, новое зна-
чение остаточной индукции можно найти в точке пересечения прямой,
проведенной из начала координат под углом 0, к кривой перемагничива-
ния (точка В1 на рис. 15.3, б).
tg0 = Po- V5-
где ц0 — магнитная проницаемость;
1С — длина средней силовой магнитной линии магнитного сердечника, м;
8 — длина немагнитного зазора, м.
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
507
S. Определение.
Я Магнитная проницаемость — это отношение индукции В к напря-
Ы женности Н для вакуума (также справедливо и для немагнитного воз-
душного зазора) и является физической постоянной, численно равной
ро = 4п-1О~7 Гн/м.
Величину tgO можно рассматривать как проводимость немагнит-
ного зазора, приведенную к длине сердечника. Таким образом, введение
немагнитного зазора эквивалентно введению отрицательной напряжен-
ности магнитного поля:
Н1 - -Bl/tg6.
Двухтактный мостовой преобразователь
Достоинства двухтактных преобразователей. Двухтактные преобра-
зователи содержат большее количество элементов и требуют более слож-
ных алгоритмов управления. Однако эти преобразователи обеспечивают
меньшую пульсацию входного тока, а также позволяют подучить боль-
шую выходную мощность и эффективность, при одинаковой мощности
дискретных ключевых компонентов.
Схема двухтактного мостового преобразователя. На рис. 15.4, а изо-
бражена схема двухтактного мостового преобразователя. Если сравни-
вать этот преобразователь с однотактными, то он ближе всего к двухтран-
зисторному прямоходовому преобразователю (рис. 15.3). Двухтактный
преобразователь легко в него преобразуется, если убрать пару транзисто-
ров и пару диодов, расположенных по диагонали (VT1, VT4, VD2, VD3
или VT2, VT3, VD1, VD4).
Н Примечание.
Таким образом, двухтактный мостовой преобразователь является
комбинацией двух однотактных преобразователей, работающих
поочередно. При этом энергия в нагрузку передается в течение всего
периода работы преобразователя, а индукция в сердечнике транс-
форматора может меняться от -Вт до +Вт.
Как и в ДПП, диоды VD1—VD4 служат для возврата энергии, нако-
пленной в индуктивности рассеяния Ls трансформатора Т, в первичный
источник питания Un. В качестве этих диодов могут быть использованы
внутренние диоды MOSFET.
Принцип действия. Рассмотрим подробнее процессы, происходящие
в момент перемагничивания сердечника трансформатора.
508
Электротехнический справочник
Рис. 15.4. Двухтактный мостовой преобразователь (ДМП):
а — принципиальная схема; б—процесс перемагничивания сердечника
В Примечание.
Общей особенностью всех двухтактных преобразователей является
то, что их трансформаторы работают в условиях с симметричным
перемагничиванием.
Магнитная индукция В, в сердечнике трансформатора с симметрич-
ным перемагничиванием, может изменяется в пределах от отрицательно
-Вт до положительной +Вт максимальной индукции.
В каждом полупериоде работы ДМП открыты два ключа, располо-
женные по диагонали. В паузе все транзисторы преобразователя обычно
закрыты, хотя существуют режимы управления, когда некоторые транзи-
сторы преобразователя остаются открытыми и в паузе.
Сосредоточимся на режиме управления, при котором в паузе все
транзисторы ДМП закрыты.
Когда транзисторы VT1, VT4 преобразователя открыты, энергия
источника питания Un, через трансформатор Т, передается в нагрузку.
При этом сердечник трансформатора намагничивается в условном обрат-
ном направлении (участок b-а на рис. 15.4, б).
В паузе, когда транзисторы VT1, VT4 закрыты, ток в нагрузке поддер-
живается за счет энергии запасенной в дросселе L. При этом ток замыка-
ется через диод VD7. В этот момент одна из вторичных обмоток (Па или
ПЬ) трансформатора Т замкнута накоротко через открытый диод VD7
и один из выпрямительных диодов (VD5 или VD6). В результате этого
индукция в сердечнике трансформатора практически не меняется.
После завершения паузы открываются транзисторы VT2, VT3 преоб-
разователя, и энергия источника питания Un, через трансформатор Т,
передается в нагрузку.
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
509
При этом сердечник трансформатора намагничивается в условном
прямом направлении (участок а-b на рис. 15.4, б). В паузе, когда транзи-
сторы VT2, VT3 закрыты, ток в нагрузке поддерживается за счет энергии
запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается через диод VD7. В этот
момент индукция в сердечнике трансформатора практически не меня-
ется и фиксируется на достигнутом положительном уровне.
D Примечание.
Из-за фиксации индукции в паузах сердечник трансформатора Т спо-
собен перемагничиваться только в моменты открытого состояния
диагонально расположенных транзисторов.
Чтобы в этих условиях избежать одностороннего насыщения необ-
ходимо обеспечить равное время открытого состояния транзисторов, а
также симметричность силовой схемы преобразователя.
15.2. Элементная база
инверторных сварочных источников
ШИМ-контроллеры
Микросхема TDA4718A. Ранее мы познакомились с принципиально-
блочной схемой инверторного сварочного источника RytmArc, а теперь
рассмотрим блок управления (БУ) этого же источника.
БУ позволяет регулировать сварочный ток, а также формирует внеш-
нюю нагрузочную характеристику сварочного источника путем контроля
напряжения и тока в нагрузке и формирования соответствующего ШИМ
управляющего сигнала для прямоходового преобразователя. Кроме этого
БУ осуществляет защитные функции, не допускающие повреждения эле-
ментов преобразователя от перегрева и перегрузки, в условиях резкоиз-
меняющейся нагрузки источника.
БУ рассматриваемого источника выполнен на базе микросхемы (МС)
TDA4718A фирмы Siemens.
Особенностями данной микросхемы являются:
♦ возможность прямого управления циклом ШИМ;
♦ двухтактный выход;
♦ встроенная схема быстрого ограничения тока;
♦ встроенная защита от повышенного и пониженного напряжения;
♦ мягкий старт.
МС TDA4718A представляет из себя двухтактный ШИМ-контроллер и
содержит все аналоговые и цифровые узлы, необходимые для построения
. импульсного источника питания. МС может быть использована с двух-
510
Электротехнический справочник
тактными трансформаторными, полумостовыми и мостовыми, а также с
однотактными обратно и прямо ходовыми преобразователями.
На рис. 15.5 показан вариант схемотехнического изображения ШИМ-
контроллера TDA4718A. В табл. 15.1 представлены нумерация и обозна-
чения выводов микросхемы TDA4718A.
Нумерация и обозначения выводов микросхемы TDA4718А Таблица 15.7
Ножка Обозначение Функция
1 GND Общий
2 3 RR CR RC элементы задающие параметры ГПН
4 ICP Отрицательный вход компаратора К2
5 ISC Вход синхронизации
6 7 IUV IOV Вход контроля понижения и повышения напряжения питания
8 -ID Отрицательный и положительный входы компаратора К7
9 +ID быстродействующей токовой защиты
10 VRF Выход источника опорного напряжения
11 +VS Напряжение питания микросхемы
12 Q2 Двухтактные выходы с открытым
13 Q1 коллектором
14 QSC Выход синхроимпульсов
15 CSS Вход мягкого старта
16 RT Вывод подключения Rt ГУН
17 CF Конденсатор фильтра
18 СТ Вывод подключения Ст ГУН
TDA4718A.
На рис. 15.6 показана блок-схема ШИМ-контроллера
Генератор, управляемый напряжением (ГУН). ГУН
генерирует пилообразное напряжение, частота которого
зависит от напряжения на его управляющем входе СЕ
Среднее значение частоты, а также время нарастания
и спада пилообразного напряжения, можно изменять
с помощью резистора Rt и конденсатора Ст. В тече-
ние спада пилообразного напряжения ГУН формирует
синхроимпульс с низким активным уровнем, который
используется для синхронизации внутренних и внешних
узлов.
Генератор пилообразного напряжения (ГПН). ГПН
запускается сигналом ГУН и работает на одинаковой
с ним частоте. Выходное напряжение ГПН поступает •
на отрицательный вход компаратора К2, где его нарас-
тающий фронт используется для управления шириной
выходных импульсов. Наклон нарастающего фронта
напряжения ГПН задается током Irr, который задается
RR CR PWC +VS
VRF
RT СТ CF
CSF
Ql Q2
ICP
IOV IUV
+ID -ID
QSC
ISC GND
Рис. 15.5.
Схемотехническое
изображение ШИМ-
контроллера
TDA4718A
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
511
Рис. 15.6. Блок-схема ШИМ-контроллера TDA4718A
напряжением внешнего источника Virr и сопротивлением Rr. Изменяя Irr
можно напрямую воздействовать на цикл формирования ШИМ сигнала.
Возможность прямого управления циклом может быть использована,
например, для компенсации возмущения от нестабильности питающего
напряжения.
Фазовый компаратор (ФК). ФК используется для частотной и фазовой
синхронизации ГУН с внешним источником инхронизирующего напря-
жения. Если микросхема используется без внешней синхронизации, то
выводы QSC и ISC необходимо соединить. В этом случае на управляю-
щем входе ГУН устанавливается напряжение необходимое для генерации
средней расчетной частоты.
Счетный триггер. Счетный триггер изменяет свое состояние по отри-
цательному фронту входного импульса. Это гарантирует, что только один
выход из двух будет разрешен.
Компаратор К2. Из двух положительных входов компаратора с отри-
цательным входом сравнивается тот, на котором более низкий уровень.
Как только величина нарастающего фронта пилообразного напряжения
на отрицательном входе компаратора превысит минимальный уровень
на положительных входах компаратора, оба выхода будут заблокированы
посредством сброса отключающего триггера. Время, в течение которого
выходы заблокированы, может изменяться в широких пределах. Так как
512
Электротехнический справочник
частота постоянна, то это позволяет осуществлять широтно-импульсную
модуляцию состояния выходов МС.
Отключающий триггер. Отключающий триггер разрешает выходы в
начале каждого полупериода. Если есть сигнал с компаратора быстрого
ограничения тока К7 или с компаратора К2, то выходы немедленно пере-
водятся в отключенное состояние.
Компаратор КЗ. Компаратор КЗ ограничивает напряжение на конден-
саторе мягкого старта Css, а также на одном из входов компаратора К2,
на максимальном уровне +5 В. Напряжение ГПН, впрочем, может подни-
маться до 5,5 В. Поэтому, для соответствующего наклона нарастающего
фронта напряжения ГПН, можно ограничить время открытого состоя-
ния выходных ключей.
Компаратор К4. Компаратор К4 имеет порог переключения +1,5 В и
устанавливает триггер ошибки, если напряжение на конденсаторе Css
меньше 1,5 В. Но триггер ошибки может быть установлен только если
отсутствует сигнал сброса. Эта особенность позволяет удерживать
выходы МС в закрытом состоянии, пока присутствует сигнал ошибки.
Мягкий старт. Положительный вход компаратора К2 с меньшим
уровнем задает время открытого состояния активного выходного ключа.
После включения напряжение на конденсаторе Css равно нулю. Пока нет
ошибки, этот конденсатор заряжается током 6 мкА до максимального
напряжения +5 В.
В случае ошибки конденсатор разряжается током 2 мкА. Как только
напряжение на конденсаторе Css понизится ниже 1,5 В, триггер ошибки
будет установлен и выходы будут разрешены, если исчезло условие
ошибки. Минимальное напряжение пилообразного напряжения ГПН
равно 1,8 В и поэтому время открытого состояния выходных ключей
будет непрерывно и линейно увеличиваться, как только напряжение на
конденсаторе Css превысит 1,8 В.
Триггер ошибки. Сигнал ошибки, подведенный к входу R триггера,
вызывает немедленное запирание выходов и после того, как ошибка
устранена, включает мягкий старт.
Компараторы К5, Кб, К8 и Перегрузка по току VRE Эти компараторы
являются датчиками ошибок и посредством триггера ошибок немед-
ленно блокируют выходы МС, если ошибка произошла. После устране-
ния ошибки МС снова включается через мягкий старт.
Компаратор К7. Компаратор позволяет определять перегрузку по току.
Это объясняет тот факт, что оба входа компаратора выведены наружу
МС. После устранения перегрузки возврат к нормальной работе проис-
ходит уже в следующем полупериоде, без мягкого старта. К7 имеет диа-
пазон рабочих входных синфазных напряжений от 0 до +4 В. Задержка
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
513
срабатывания между возникновением перегрузки и блокировкой выхо-
дов — 250 нс.
Выходы. Оба выхода представляют собой транзисторные ключи с
открытым коллектором и работают в двухтактном режиме. Активный
уровень ключей низкий. Время, в течение которого один из ключей нахо-
дится в открытом состоянии, может изменяться в широких пределах.
Время, в течение которого оба выхода заблокированы, равно длитель-
ности спада пилообразного напряжения ГУН.
Опорное напряжение. На выходе VRF МС формирует термостабиль-
ное напряжение +2,5 В, которое может быть использовано во внешних
схемах компараторов, генераторов пилообразного напряжения и т. п.
Микросхема TL494. Микросхема TL494 является ШИМ контролле-
ром импульсного источника питания и включает в себя все необходи-
мые для этого блоки. TL494 производится многими мировыми произ-
водителями электронных компонентов, такими как Texas Instruments,
ON Semiconductor, Motorola, Fairchild Semiconductor, Fujitsu, Samsung и
т.д. Эта микросхема выпускается под своим оригинальным, а также под
альтернативными названиями, такими как mPC494C, МВ3759, КА7500В,
IR3M02 и т.п. Отечественными аналогами TL494 являются микросхемы
1114ЕУЗи 1114ЕУ4.
Основные особенности ШИМ контроллера TL494:
♦ полный набор узлов необходимый для осуществления ШИМ управ-
ления;
♦ открытые выходы для втекающего и вытекающего тока величиной
до 200 мА;
TL494
DTC PWC VCC
FB СТ1 ЕТ1 СТ2 ЕТ2
RT СТ
IN1 -IN1 IN2 -IN2
VRF
ост GND
12
8
9
11
10
14
7
Рис. 15.7.
Схемотехническое
изображение
микросхемы TL494
♦ возможность выбора однотактного или двухтакт-
ного режима работы;
♦ встроенная схема подавления сдвоенных импуль-
сов на выходе;
♦ возможность регулировки длительности мерт-
вого времени;
♦ внутренний прецизионный источник опорного
напряжения 5 В ±5%;
♦ легко организуемая синхронизация нескольких
контроллеров.
На рис. 15.7 показано схемотехническое изобра-
жение микросхемы TL494. В табл. 15.2 представлена
нумерация и обозначения выводов.
514
Электротехнический справочник
Нумерация и обозначения выводов микросхемы TL494
Таблица 15.2
Ножка Обозначение Функция
1 2 IN1 -IN1 Прямой и инвертирующий входы первого усилителя ошибки
3 FB Выход обратной связи
4 DTC Вход установки «мертвого» времени
5 6 СТ RT RC элементы, задающие частоту внутреннего генератора
7 GND Общий вывод
8 9 СТ1 ЕТ1 Открытый коллектор и эмиттер транзистора первого выходного канала
10 11 ЕТ2 СТ2 Открытый эмиттер и коллектор транзистора второго выходного канала
12 VCC Вывод питания микросхемы
13 ост Выбор режима работы выходных каскадов (двухтактный/однотактный)
14 VRF Выход источника опорного напряжения +5 В
15 16 -IN2 IN2 Прямой и инвертирующий входы второго усилителя ошибки
На рис. 15.8 изображена функциональная схема этой микросхемы.
RC генератор. ШИМ контроллер TL494 работает на фиксированной
частоте, которая определяется внутренним RC генератором. Частота
генератора программируется внешними резистором RT и конденсатором
Ср подключаемыми к выводам RT и Ст микросхемы.
Рис. 15.8. Функциональная схема микросхемы TL494
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
515
Конденсатор Ст заряжается стабильным током, величина которого
программируется при помощи резистора Rt. Величину зарядного тока
можно определить по формуле
l3a^3,65/RT.
После того, как напряжение на конденсаторе достигает 3 В, он быстро
разряжается до нуля, и процесс снова повторяется. На рис. 15.9 при-
ведены графические зависимости частоты внутреннего генератора от
номиналов частотозадающих элементов. Эту частоту можно ориентиро-
вочно определить по формуле
Предусмотрена возможность синхронизации частоты генераторов
нескольких ведомых контроллеров с частотой генератора ведущего кон-
троллера. В качестве сигнала синхронизации используется напряжение
на выводе Ст ведущего контроллера. Для переключения в подчиненный
режим, входы RT ведомых контроллеров подключается к выходу источ-
ника опорного напряжения VRF, а пилооСразное напряжение синхрони-
зации подается на входы СР При этом частотозадающий конденсатор Ст
подключен только к входу Ст ведущего контроллера.
Усилители ошибки. TL494 содержит два усилителя ошибки, работаю-
щих на общий выход FD. Уровень на выходе FD подтягивается к общему
Величина резистора Rt
Рис. 15.9. Частота генератора и ее температурный дрейф
в зависимости от величин RT и СТ
516
Электротехнический справочник
выводу GND при помощи источника тока 0,7 мА. Усилители допускают
синфазное входное напряжение в диапазоне от -0,3 В до VCC-2 В.
Компаратор ШИМ. Компаратор ШИМ используется для широтно-
импульсной модуляции выходного сигнала. На прямой вход компаратора
подается напряжение с выхода усилителей ошибки, а на инверсный вход
пилообразное напряжение с RC генератора. Заполнение выходных импуль-
сов компаратора уменьшается при возрастании уровня напряжения на
выходе FB и становится нулевым, когда этот уровень больше 3,7 В.
Для гарантированного получения максимального заполнения ШИМ
сигнала, пилообразное напряжение генератора сдвинуто в плюс на 0,7 В.
При этом максимальное заполнение выходных импульсов компаратора
ШИМ получается, когда напряжение FB меньше 0,7 В.
Компаратор «мертвого» времени. Для полного выключения тран-
зисторам двухтактного преобразователя требуется некоторое время.
Поэтому для исключения сквозных токов в стойках двухтактного преоб-
разователя между противофазными импульсами управления транзисто-
рами вводят специальную паузу, которая называется «мертвым» време-
нем (dead time).
В течение этого времени все транзисторы преобразователя выклю-
чены. Для формирования «мертвого» времени используется специаль-
ный компаратор «мертвого» времени. Относительная длительность
«мертвого» времени может регулироваться напряжением, подаваемым
на вход DTC, который подключен к прямому входу этого компаратора.
На инверсный вход компаратора подается пилообразное напряжение с
генератора.
Для получения «мертвого» времени даже при нулевом напряжения на
входе DTC потенциал прямого входа компаратора сдвинут в плюс на 0,1 В.
При этом минимальная относительная длительность «мертвого» времени
составляет примерно 5% от длительности периода RC генератора.
Распределительный триггер. Распределительный триггер построен на
D-триггере и представляет собой делитель частоты на два. Этот триггер
осуществляет поочередное распределение ШИМ сигнала на выходные
каскады. Синхронизация триггера осуществляется при помощи ШИМ
сигнала, который формируется при помощи логического элемента (далее
просто элементы) И, на входы которого заводятся сигналы с компаратора
ШИМ и компаратора «мертвого» времени.
Противофазные логические уровни с выхода триггера через элементы
И, поступают на элементы ИЛИ-HE выходных каскадов. Вход ОСТ позво-
ляет выбирать однотактный или двухтактный режим работы контроллера.
Для выбора двухтактного режима, необходимо ОСТ подключить к VRF. В
этом случае уровни с выхода триггера через элементы И поступают на эле-
менты ИЛИ-HE выходных каскадов и поочередно блокируют их работу.
Глава 15 Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
517
Для выбора однотактного режима, необходимо ОСТ подключить к
GND. В этом случае уровни с выхода триггера блокируются и выходные
каскады одновременно активны.
Внимание.
В двухтактном режиме рабочая частота преобразователя в два
раза ниже частоты RC-генератора. Соответственно, в однотакт-
ном режиме, рабочая частота преобразователя равна частоте
RC-генератора.
Выходной каскад. Выходной каскад контроллера TL494 представляют
из себя элемент ИЛИ-HE, который управляет выходным транзистором.
На один из входов элемента ИЛИ-HE заведен ШИМ сигнал, а на другой
сигнал блокировки с выхода распределительного триггера. Выходной
транзистор открыт, если оба этих сигнала имеют низкий логический уро-
вень. Эмиттер и коллектор выходного транзистора выведены к внешним
ножкам микросхемы. Благодаря этому, возможны два варианта включе-
ния этого транзистора, где он включен по схеме с общим эмиттером или
общим коллектором.
Микросхема UC3525. ШИМ контроллер UC3525 содержит все узлы
необходимые для постройки импульсных источников питания всех типов,
с применением минимального количества навесных компонентов. На
рис. 15.10 приведено схемотехническое изображение этой микросхемы.
UC3525 производится многими мировыми производителями элек-
тронных компонентов, такими как Texas Instruments, ON Semiconductor,
Motorola, Fairchild Semiconductor, Fujitsu, Linear Technology и т. д. Эта
микросхема выпускается под своим оригинальным, а также под аль-
тернативными названиями, такими например как КА3525А, SG3525A,
LM3525, LT3525 и т.п.
Основные характеристики:
♦ напряжение питания в диапазоне от 8 до 35 В;
♦ внутренний источник опорного напряжения
4-5,1 В, настроенный с точностью 1%;
♦ задающий генератор, работающий в диапазоне
от 100 Гц до 500 кГц;
♦ наличие специального входа синхронизации
генератора;
♦ настраиваемое «мертвое» время;
♦ встроенная схема мягкого старта;
♦ поцикловое отключение;
♦ вход блокировки от пониженного напряжения
питания, имеющий гистерезис;
SYN PWC VCC VC 15 13
6 RT СТ DIS
Нм OUA 11
_9 CPS OUB 14
1 IN- IN+
_2 OSC 4.
10 SHD VRF 16
8 CSS GND 12
Рис. 15.10.
Схемотехническое
изображение UC3525
518
Электротехнический справочник
♦ наличие триггера ШИМ, который предотвращает многократные
срабатывания в течение одного импульса;
♦ квазикомплементарные выходные каскады.
На основе микросхемы широтно-импульсного модулятора UC1525A
можно строить устройства управления любыми типами импульсных
источников питания с минимальным количеством внешних навес-
ных компонентов. На рис. 15.11 изображена блок-схема микросхемы
UC3525.
Источник опорного напряжения (ИОН). Микросхема содержит
внутренний прецизионный источник опорного напряжения +5,1 В,
который в процессе производства настроен с точностью 1%. Выход
источника опорного напряжения, без каких-то резистивных делителей
напряжений, может непосредственно подключаться к оному из входов
усилителя ошибки.
Генератор. Период колебания генератора определяется суммарным
временем зарядки и разрядки внешнего конденсатора СР Время зарядки
настраивается при помощи внешних частотозадающих элементов Rp Ст
и определяется по графику, изображенному на рис. 15.12.
Время разрядки, а также «мертвое» время настраивается при помощи
единственного резистора Rd, включаемого между выводами Ст и DIS.
Зависимость времени разрядки для различных значений Ст и Rd изобра-
жена на рис. 15.13.
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
519
Частоту генератора можно определить по графикам на рис. 15.12,
рис. 15.13 или по упрощенной формуле:
CT-(0,7-RT + 3-Rd)
Наличие входа синхронизации SYN позволяет синхронизировать
несколько ведомых контроллеров тактовым сигналом, который форми-
рует один ведущий контроллер на выходе OSC.
Усилитель ошибки. Усилитель ошибки (рис. 15.11) представляет
собой источник тока, управляемый напряжением (ИТУН), с максималь-
ным выходным током 100 мкА. Выход усилителя ошибки подключен к
внешнему выводу CPS и инвертирующему входу компаратора ШИМ.
Компаратор ШИМ. Компаратор ШИМ служит для формирования
ШИМ сигнала. Он имеет один прямой и два инверсных входа. На пря-
мой вход подается пилообразное напряжение с конденсатора Ст На один
инверсный вход подается напряжение с выхода усилителя ошибки, а на
другой с выхода устройства мягкого старта. При этом преобладает вход с
более низким уровнем напряжения.
Триггер ШИМ и счетный триггер. Триггер ШИМ используется для
повышения помехоустойчивости канала формирования ШИМ и устра-
няет дребезг ШИМ сигнала при высокочастотных флуктуациях напря-
жения на входах CPS и CSS микросхемы. Триггер ШИМ сбрасывается в
начале каждого периода ШИМ импульсом синхронизации с выхода гене-
ратора и устанавливается сигналом с выхода компаратора ШИМ.
Счетный триггер каждый раз меняет свое состояние по переднему
фронту импульса синхронизации. При сбросе триггера ШИМ на одном
из выходов OUA или OUB, определяемом счетным триггером, выводится
высокий уровень. Соответственно, при установке триггера ШИМ, на
обоих выходах OUA и OUB выводится низкий уровень.
Устройство мягкого старта. Микросхема UC3525 имеет встроенное
устройство мягкого старта, для которого требуется только один внешний
времязадающий конденсатор, подключаемый к входу CSS (конденсатор
CSS). Вход SHD контролирует схему мягкого старта и выходные каскады,
обеспечивая немедленное отключение через триггер ШИМ. Подача поло-
жительного напряжение на вывод выключения SHD позволяет выпол-
нять две функции:
♦ сбросив триггер ШИМ, блокировать ШИМ сигнал и быстро пере-
вести выходы контроллера в неактивное состояние;
♦ начать разрядку внешнего CSS конденсатора.
Внешний конденсатор CSS заряжается током 50 мкА от внутреннего
источника тока и разряжается суммарным током 100 мкА через раз-
рядный транзистор. Если команда выключения короткая, ШИМ сигнал
520
Электротехнический справочник
Рис. 15.12. Время зарядки конденсатора СТ
в зависимости от величины резистора RT
Резистор “мёртвого времени” Rd, Ом Резистор Rt,
Рис. 15.13. Время разрядки конденсатора СТ
в зависимости от величины резистора Rd
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
521
завершится без значительной разрядки CSS конденсатора. В этом случае
можно достаточно удобно реализовать поцикловое ограничение тока.
Если команда выключения имеет длительность достаточную для раз-
рядки CSS конденсатора, то следующее включение ШИМ контроллера
произойдет с замедлением, в режиме «мягкого старта». Вывод SHD не
должен оставаться не подключенным, т. к. это может привести к слу-
чайным отключениям, что нарушит нормальную работу ШИМ контрол-
лера.
Блокировка понижения напряжения. Устройство мягкого старта
также управляется блокировкой от понижения напряжения, которая
удерживает выходы выключенными и конденсатор мягкого старта раз-
ряженным при пониженном питающем напряжении. Схема блокировки
имеет гистерезис величиной примерно 0,5 В, позволяющий устранить
дребезг переключения.
Выходные каскады. Квазикомплементарные выходные каскады
позволяют формировать втекающий и вытекающий выходной ток вели-
чиной до 0,2 А. В микросхеме UC3525A выходная ступень представляет
4ИЛИ-НЕ логику, дающую низкий пассивный и высокий активный
уровни напряжения на выходе.
В табл. 15.3 представлено функциональное назначение и нумерация
выводов контроллера UC3525.
Функциональное назначение и нумерация
выводов контроллера UC3525 Таблица 15.3
Ножка Обозначение Функция
1 2 IN- IN+ Входы усилителя ошибки
3 SYN Вход внешнего сигнала синхронизации
4 OSC Выход тактового сигнала внутреннего генератора, используемый для синхронизации ведомых контроллеров
5 СТ Выводы подключения конденсатора Ст и резистора RT, задающих рабочую
6 RT частоту генератора контроллера
7 DIS Вывод подключения резистора, программирующего длительность «мертвого времени»
8 CSS Вывод подключения конденсатора «мягкого старта»
9 CPS Выход усилителя ошибки
10 SHD Вывод выключения контроллера, с последующим циклом «мягкого старта«
11 OUA Выход А контроллера
12 GND Общий вывод питания контроллера
13 VC Отдельный вывод питания выходных каскадов контроллера
14 OUB Выход В контроллера
15 VCC Вывод питания контроллера
16 VRF Выход источника опорного напряжения +51В контроллера
522
Электротехнический справочник
Микросхема UC3845A. Основным производителем ШИМ-контрол-
лера UC3845 является компания Texas Instruments. Однако этот контрол-
лер под созвучными названиями производится многими другими ком-
паниями. Отечественным аналогом этого контроллера является микро-
схема 1033ЕУ13. Микросхему UC3845 или ее аналоги можно без проблем
обнаружить на прилавках любого городского магазина радиодеталей..
Микросхема UC3845 предназначена для использования в различных
сетевых источниках питания и DC-DC преобразователях. Ее основные
особенности:
♦ малый пусковой ток (менее 1 мА);
♦ программируемый ток разрядки конденсатора генератора;
♦ ограничение тока в каждом импульсе;
♦ улучшенные нагрузочные характеристики;
♦ блокировка от понижения напряжения, имеющая гистерезис;
♦ подавление сдвоенных импульсов;
♦ мощный выходной каскад;
♦ внутренний источник опорного напряжения;
♦ возможность работа на частоте до 500 кГц;
♦ усилитель ошибки с низким выходным сопротивлением.
Микросхема UC3845 содержит все аналоговые и цифровые узлы,
необходимые для построения импульсных источников питания, рабо-
тающих в токовом режиме. Стартовый ток контроллера гарантированно
не превышает 1 мА. В течение блокировки от пониженного напряжения,
выходной каскад способен потреблять из выходной
цепи ток >10 мА, если напряжение VCC превышает
6,2 В.
На рис. 15.14 показан вариант схемотехнического
изображения микросхемы UC3845. На рис. 15.15
показана блок-схема микросхемы ШИМ-контроллера
UC3845. В табл. 15.4 представлена нумерация и обозна-
чения выводов микросхемы.
UC3845
СМР VFB ILM RC PWC VRF VCC OUT GND
Рис. 15.14.
Схемотехническое
изображение
микросхемы UC3845
Нумерация выводов микросхемы UC3845
Таблица 15.4
Ножка Обозначение Функция
1 СМР Выход усилителя ошибки
2 VFB Инвертирующий вход усилителя ошибки
3 ILM Вход компаратора ШИМ
4 RC Частотозадающий вход
5 GND Общий вывод
6 OUT Выход
7 VCC Напряжение питания
8 VRF Опорное напряжение
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
523
Рис. 15.15. Блок-схема микросхемы ШИМ-контроллера UC3845
Компаратор пониженного напряжения. Компаратор пониженного
напряжения блокирует работу микросхемы UC3845, если ее напряжение
питания опустилось ниже допустимого уровня. Компаратор имеет гисте-
резис срабатывания, благодаря которому исключается возможность бес-
порядочного включения/выключения микросхемы.
Средний уровень включения компаратора пониженного напряжения
составляет 8,4 В, а уровень выключения — 7,6 В.
Если напряжение питания микросхемы превышает уровень включе-
ния, то компаратор включается, и высокий уровень с его выхода разре-
шает работу источника опорного напряжения. После появления опор-
ного напряжения узел контроля опорного напряжения разрешает работу
выходного каскада контроллера.
Если напряжение питания микросхемы опустилось ниже уровня
выключения, то компаратор выключается, и низкий уровень с его выхода
запрещает работу источника опорного напряжения. После этого, посред-
ством узла контроля опорного напряжения, запрещает работы выходного
каскада и на выходе OUT фиксируется низкий уровень.
Источник опорного напряжения. Источник опорного напряжения 5 В
служит для выполнения нескольких важных функций. Например, это напря-
жение, деленное пополам (2,5 В) при помощи внутреннего делителя напря-
жения, прикладывается к не инвертирующему входу усилителя ошибки.
Кроме этого опорное напряжение используется для формирования токов
смещения и внутренних порогов, таких как пороги генератора и порог огра-
ничения максимального тока (1 В). Источник опорного напряжения имеет
внешний вывод VRF, на котором присутствует напряжение 5 В.
524
Электротехнический справочник
Это напряжение может использоваться для различных целей, напри-
мер, для формирования сигнала задания сварочного тока. Ток нагрузки
источника опорного напряжения не должен превышать 20 мА. Для нор-
мальной работы источника опорного напряжения к внешнему выводу
VRF необходимо подключить керамический конденсатор емкостью
0,1 мкФ. Этот конденсатор располагается на минимально возможном
расстоянии от выводов VRF и GND.
Генератор. Генератор позволяет настраивать рабочую частоту ШИМ
сигнала и максимальное заполнение импульса, которое для микросхемы
UC3845 не может превышать 50%.
Во время работы внешний конденсатор Ст, подключенный к выводу
RC, заряжается током, определяемым резистором Rt, который подклю-
чен между выводами RC и VRE После того как напряжение на конден-
саторе достигает верхнего порога (примерно 3 В), внутренний триггер
генератора переключается и начинается разрядка конденсатора.
Во время разрядки генератор формирует внутренний синхронизи-
рующий импульс, который устанавливает триггер защелки ШИМ и при-
нудительно фиксирует низкий уровень на выходе OUT.
Разрядка конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на
нем не достигнет напряжения (примерно 1,3 В). После этого внутренний
триггер генератора возвращается в исходное состояние, при котором
начинается новый цикл, и конденсатор снова заряжается.
Микросхема UC3845 имеет встроенный счетный триггер Т, который
служит для ограничения максимального заполнения импульса на уровне
50%. Поэтому генератор должен работать на частоте в два раза превыша-
ющей частоту ШИМ сигнала. Максимальная частота генератора может
достигать 500 кГц.
Усилитель ошибки. Усилитель ошибки служит для измерения и ком-
пенсации ошибки регулирования выходного напряжения преобразова-
теля, построенного на микросхеме UC3845. Для этого неинвертирующий
вход усилителя ошибки связан с внутренним пороговым напряжением
2,5 В.
Это напряжение является опорным и именно с ним сравнивается
выходное напряжение преобразователя, которое через соответствую-
щий делитель напряжения подается к инвертирующему входу усили-
теля ошибки, который подключен к выводу VFB. Это классическая схема
использования усилителя ошибки.
Выход усилителя ошибки подключен к внешнему выводу СМР, кото-
рый используется для подключения различных схем компенсации, позво-
ляющих увеличить устойчивость системы регулирования выходного
напряжения преобразователя.
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
525
Выходное напряжение усилителя ошибки через цепочку из двух
последовательно включенных диодов и через делитель напряжения 2R/R,
поступает на инвертирующий вход компаратора ШИМ.
Компаратор ШИМ. Модулятор ширины импульса, выполненный на
компараторе ШИМ, по существу, сравнивает выход усилителя ошибки
с выходным напряжением датчика тока.. Это не прямое сравнение, т. к.
между выходом усилителя ошибки и входом компаратора ШИМ вклю-
чена цепочка, состоящая из двух диодом и делителя напряжения.
Диодная цепочка создает смещение напряжения, которое позволяет
гарантированно получить нулевое заполнение импульса при низком
напряжении на выходе усилителя ошибки.
Делитель снижает до допустимого уровня колебания напряжения на
выходе усилителя ошибки. Стабилитрон, подключенный к инвертирую-
щему входу компаратора ШИМ, ограничивает максимальное напряжение
на этом входе и соответственно максимальный ток преобразователя на
уровне, при котором датчик тока выдает напряжение 1 В. Таким образом,
осуществляется защита по максимальному току.
Защелка ШИМ. RS-триггер защелки ШИМ используется для фор-
мирования ШИМ сигнала. Этот триггер устанавливается импульсом с
генератора, который формируется во время разрядки конденсатора Ст, и
сбрасывается сигналом с компаратора ШИМ, после того как напряжение
сигнала поступающего с датчика тока превысит уровень напряжения на
инвертирующем входе компаратора ШИМ.
Когда защелка ШИМ установлена, разрешается формирование высо-
кого управляющего уровня на выводе OUT. Когда защелка ШИМ сбро-
шена, на выводе OUT удерживается низкий уровень, близкий к потенци-
алу общего провода. ШИМ модуляция выходных импульсов микросхемы
осуществляется изменением уровня напряжения на инвертирующем
входе компаратора ШИМ.
Выходной каскад. Микросхема UC3845 имеет выходной каскад (драй-
вер), предназначенный для непосредственного управления мощным
транзистором однотактного преобразователя.
Для управления MOSFET транзистором выходной каскад способен
формировать импульсный управляющий втекающий и вытекающий ток
амплитудой до 1 А. Выходной каскад микросхемы UC3845 также спосо-
бен управлять биполярным транзистором.
Однако в этом случае средний втекающий и вытекающий ток не дол-
жен превышать 0,2 А. Для ограничения величины импульсного или сред-
него тока между выходом OUT и управляющим электродом транзистора
включается резистор. Величина этого резистора определяется по закону
Ома делением напряжения питания микросхемы на максимальный ток
управления.
526
Электротехнический справочник
При работе выходного каскада на длинную цепь управления или пер-
вичную обмотку импульсного трансформатора, потенциал вывода OUT
может кратковременно опускаться ниже потенциала общего провода.
Этот процесс может привести к сбоям в работе микросхемы, а также к
повреждению выходного каскада.
Совет.
Для предотвращения отрицательных выбросов, между выводами OUT
и GND микросхемы необходимо включать диод Шоттки, обращенный
катодом к выводу OUT.
Транзисторы
Принцип замены элемента. Целью ремонта является поиск неисправ-
ного компонента и его замена. Однако зачастую случается так, что под
рукой не оказывается нужного транзистора или диода. И в этом случае
возникает необходимо подобрать для него достойную замену. При этом
не имеет смысла искать полностью идентичный электронный компонент.
Достаточно, чтобы замена была не хуже прототипа по основным параме-
трам.
MOSFET транзисторы. Рассмотрим основные параметры MOSFET
транзисторов:
VDSS — (Drain to Source Voltage) — максимальное напряжение сток-
исток;
VGSS — (Gate to Source Voltage) — максимальное напряжение затвор-
исток;
ID — (Continuous Drain Current) — максимальный постоянный ток
стока. Обычно этот параметр указывается для температуры
25°С;
IDM — (Pulsed Drain Current) — импульсный ток стока. Этот параметр
указывается для определенного заполнения и длительности
импульса;
Rds (on) — (Drain to Source On Resistance) — сопротивление канала сток-
исток в открытом состоянии. Этот параметр указывается для
определенного напряжения на затворе, как правило 4,5 и 10 В;
VGS (th) — (Gate to Source Threshold Voltage) — пороговое напряжение
затвор-исток при котором начинает открываться канал сток-
исток;
PD — (Power Dissipation) — максимальная рассеиваемая мощность.
Обычно этот параметр указывается для температуры 25°С.
В табл. 15.5 сведены характеристики на все MOSFET транзисторы,
которые использованы в рассмотренных сварочных источниках.
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
527
Параметры MOSFET транзисторов Таблица 15.5
Тип транзистора Канал VdSS/ В ^GSS' В I^A Idnh А RDS(on), Ом VGS(th), В . Вт Корпус
2SK1157 N 450 ±30 7 28 0,6 3,5 60 ТО-220АВ
2SK1158 N 500 ±30 7 28 0,7 3,5 60 ТО-220АВ
2SK1167 N 450 ±30 15 60 0,25 3,5 100 ТО-247АС
2SK1168 N 500 ±30 15 60 0,3 3,5 100 ТО-247АС
2SK2611 N 900 ±30 9 27 1,1 3,5 150 ТО-247АС
2SK2698 N 500 ±30 15 60 0,35 4 150 ТО-247АС
2SK2837 N 500 ±30 20 80 0,21 3,5 150 ТО-247АС
IRFPE40 N 800 ±20 5,4 22 2 4 150 ТО-247АС
IRFP460 N 500 ±20 20 80 0,27 4 280 ТО-247АС
IRF64O N 200 ±20 18 72 0,18 4 125 ТО-220АВ
IRFZ24 N 60 ±20 17 68 0,1 4 60 ТО-220АВ
IRF9Z24 Р -60 ±20 -11 44 0,28 -4 60 ТО-220АВ
IGBT транзисторы. Рассмотрим основные параметры IGBT транзи-
сторов:
VCES— (Collector to Emitter Breakdown Voltage) — максимальное
напряжение коллектор-эмиттер;
VGE — (Gate to Emitter Voltage) — максимальное напряжение затвор-
эмиттер;
Ic — (Continuous Collector Current) — максимальный постоянный
ток коллектора. Обычно этот параметр указывается для тем-
пературы 25°С;
1СМ — (Pulsed Collector Current) — импульсный ток коллектора. Этот
параметр указывается для определенного заполнения и дли-
тельности импульса;
VCE(on) — (Collector to Emitter Saturation Voltage) — напряжение насы-
щения коллектор эмиттер в открытом состоянии. Этот пара-
метр указывается для определенного напряжения на затворе,
как правило 15 В;
VGE(th) — (Gate Threshold Voltage) — пороговое напряжение затвор-эмиттер
при котором начинает открываться переход коллектор-эмитгер;
PD — (Power Dissipation) — максимальная рассеиваемая мощность.
Обычно этот параметр указывается для температуры 25°С.
В табл. 15.6 сведены характеристики на все IGBT транзисторы, кото-
рые использованы в рассмотренных сварочных источниках.
Параметры IGBT транзисторов Таблица 15.6
Тип транзистора Канал VCes> В VGE, в 1С,А км/ А VCE(on), В VGE(th), В Вт Корпус
HGTG20N60A4 N 600 ±20 70 280 280 7 290 ТО-220АВ
HGTG30N60A4 N 600 ±20 75 240 240 7 463 ТО-247
IRG4PC50U N 600 ±20 55 220 220 6 200 ТО-247АС
528
Электротехнический справочник
Мощные диоды
Рассмотрим основные параметры диодов:
VR — (Cathode to Anode Voltage) — максимальное обратное напря-
жение на диоде;
If(av) — (Continuous Forward Current) — максимальный прямой сред-
ний ток диода;
IFSM — (Single Pulse Forward Current) — максимальный прямой
импульсный неповторяющийся ток диода;
VF — (Forward Voltage) — прямое напряжение на диоде;
trr — (Reverse Recovery Time) — время обратного восстановления
диода.
В табл. 15.7 сведены характеристики всех мощных диодов, которые
использованы в рассмотренных сварочных источниках.
Параметры диодов Таблица 15.7
Тип диода VR,B lex A 'f$m' A VPB trr, HC Корпус
30CPQ150 150 2x15 340 0,93 Schottky TO-247AC
80EBU02 200 80 800 0,79 35 PowIRtab
150EBU02 200 150 1600 0,79 45 PowIRtab
BYG20G 400 1,5 30 1,4 75 DO-214
BYG20J 600 1,5 30 1,4 75 DO-214
BYT30PI-600 600 30 200 1,8 130 DOP3I
BYV54V-200 200 2x50 1000 0,8 60 SOT-227B
D20LC20U 200 2x10 150 0,98 35 IT0-3P
D92M-02R 200 2x10 100 0,95 40 IT0-3P
DSEP12-12A 1200 15 90 T,79 40 TO-220AC
F30U60DN 600 2x30 180 2,1 90 TO-220F
MUR860 600 8 100 1,2 60 TO-220AC
RURG3020C 200 2x30 325 0,85 45 TO-247
RHRG30120 1200 30 300 2,6 65 TO-247
RURP860 600 8 100 1,2 60 TO-220AC
STTH3010 1000 30 180 1,8 50 TO-220AC
STTH6003CW 300 2x30 300 1 55 TO-247
US1J 600 1 30 1,7 100 DO-214AC
15.3. Сварочные источники BRIMA
Состав семейства сварочных источников BRIMA
К многочисленному семейству BRIMA относятся сварочные источ-
ники: BRIMA ARC-160/200; FoxWeld Мастер-162; GIANT Welder MMA-
160/180/200; Mishel sz st200; MMA 200 Intertool; Nutool NTW160/200INV;
SELMA ВД-162; SOLDADORA ARC140/160/200; Sturm AW97I22; XINGYI
ZX7-200M; СВАРОГ ARC-120/130/140/160/200; ТСС САИ-200.
'4
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
529
Не смотря на то, что эти источники выпускаются различными про-
изводителями под различными торговыми марками, они имеют весьма
похожие схемные и компоновочные решения. Похоже, что это семейство
самое массовое на рынке инверторных сварочных источников.
Выбор источника для рассмотрения
Различия между этими источниками не существенны, поэтому доста-
точно рассмотреть какой-то один из них, чтобы получить полное пред-
ставление о семействе. Остановим свой выбор на сварочном источнике
BRIMA ARC-160, который получил наибольшее распространение на
рынке.
Этот источник выпускается под торговой маркой компании Brima
Welding International [http://www.brima.ru]. Существующие версии этого
источника ARC-140, ARC-160, ARC-200, соответственно рассчитанные
на максимальный сварочный ток 140,160 и 200 А.
Технические характеристики BRIMA ARC-160
Эти три версии различаются между собой лишь мощностью и коли-
чеством силовых элементов. Рассмотрим сварочный источник BRIMA
ARC-160, имеющий следующие технические характеристики:
♦ напряжение питающей сети, В...................... 220;
♦ частота питающей сети, Гц........................50/60;
♦ потребляемая мощность, кВт.........................5,3;
♦ максимальный входной ток сети, А....................24;
♦ диапазон сварочного тока, А.................... 30-160;
♦ цикл работы (ЦР), %.................................60;
♦ напряжение холостого хода, В....................... 56;
♦ потери на холостом ходу, Вт.........................40;
♦ КПД, %..............................................85;
♦ коэффициент мощности, совф........................0,93;
♦ класс изоляции.......................................F;
♦ класс защиты......................................IP23;
♦ вес, кг..............................................8;
♦ размеры (ширинахвысотахдлинна), мм.........160x290x370;
Состав сварочного источника BRIMA ARC-160 и назначение плат
Конструктивно электрическая схема сварочного источника выпол-
нена на трех платах: плата выпрямителя №1; плата преобразователя;
плата выпрямителя №2.
530
Электротехнический справочник
Внимание.
Позиционные обозначения, присвоенные в этом описании электрон-
ным компонентам, могут отличаться от позиционных обозначений,
указанных в оригинальной документации производителей или нане-
сенных на платах различных версий сварочных источников семей-
ства BRIMA.
На плате выпрямителя №1 находится выпрямитель, преобразующий
переменное напряжение сети в постоянное напряжение.
На плате преобразователя расположен мостовой инвертор, преоб-
разующий выпрямленное постоянное напряжение в переменное напря-
жение частотой 100 кГц. На этой же плате расположен блок управления,
блок драйверов и блок питания 24 В.
На плате выпрямителя №2 расположены силовые трансформаторы,
выпрямители и дроссели фильтра.
Схема электрических связей между платами источника изображена на
рис. 15.16.
Переменное напряжение сети через штепсельный разъем, гибкий
кабель, выключатель SF1 и соединители XI, Х2 поступает на плату выпря-
мителя №1.
Рис. 15.16. Схема электрических связей между платами сварочного источника
Выпрямитель №1
Принципиальная электрическая схема платы выпрямителя №1 изо-
бражена на рис. 15.17.
С соединителей XI, Х2 переменное напряжение сети, через цепочку
терморезисторов RK1—RK4 поступает на двухполупериодные выпрями-
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
531
Рис. 15.17. Принципиальная электрическая схема платы выпрямителя №1
тели VD5, VD6. Эти выпрямители преобразуют переменное напряжение
в пульсирующее постоянное.
Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения использу-
ется конденсатор фильтра СЗ, состоящий из четырех электролитиче-
ских конденсаторов, включенных параллельно. Этот конденсатор имеет
емкость, достаточную для снижения пульсации выпрямленного напря-
жения до приемлемого уровня.
Терморезисторы RK2—RK4, имеющие отрицательный температур-
ный коэффициент сопротивления (ТКС), используются для ограничения
зарядного тока конденсатора СЗ на безопасном уровне.
В Примечание.
В противном случае, большой зарядный ток может повредить выключа-
тель SF1, выпрямительные мосты VD5, VD6, а также конденсатор СЗ.
Сразу после включения сварочного источника контакты реле К1
разомкнуты и батарея конденсаторов СЗ заряжается через цепочку
RK1—RK4. После завершения временя зарядки контакт реле К1 замыка-
ется и шунтирует зарядную цепочку.
Время зарядки конденсатора СЗ определяется задержкой срабатыва-
ния электронного реле времени, собранного на элементах KI, VT1, VD3,
С2, R2. Задержка срабатывания этого реле составляет примерно 0,2 с и
определяется временем зарядки конденсатора С2.
532
Электротехнический справочник
Резисторы R3 и R4 служат для разрядки конденсатора СЗ после отклю-
чения сварочного источника от сети.
Плата выпрямителя №1 оборудована защитой от повышенного напря-
жения сети. Защита выполнена на элементах RU1, VD2, VD1, UI, Rl, С1
и способна предотвратить повреждения источника при не правильном
подключении или аварийно высоком сетевом напряжении.
Порог срабатывания защиты от повышенного напряжения составляет
примерно 290 В переменного напряжения и определяется напряжением
пробоя цепочки, состоящей из варистора RU1 и стабилитрона VD2.
Если напряжение сети превышает указанный порог, то эта цепочка
пробивается, и через светодиод оптрона U1.1 начинает протекать ток.
Транзистор оптрона U1.2 открывается, и сбрасывает электронное реле
времени, разряжая конденсатор С2. При этом контакт реле К1 размы-
кается, выпрямитель переходит в режим зарядки, когда его входной ток
ограничивается зарядной цепочкой RK1—RK4. В результате этого выход-
ной ток сварочного источника резко падает.
При дальнейшем росте напряжения сети включается узел защиты
конденсатора фильтра, построенный на позисторе RK1 и варисторе RU2.
Порог срабатывания этого узла определяется варистором RU2 и состав-
ляет примерно 310 В переменного тока. При превышении этого порога
варистор RU2 пробивается, и через него начинает протекать дополни-
тельный ток, сильно разогревающий позистор RK1. В результате этого
сопротивления позистора резко возрастает, и выпрямитель отключается
от сети.
Блок питания 24 В. На рис. 15.18 изображена схема блока питания
24 В. Этот блок обеспечивает вспомогательные напряжения +24 В и
+12 В, которые необходимы для питания драйвера и платы управления.
Блок питания выполнен по схеме однотактного обратноходового преоб-
разователя и питается постоянным напряжением с шин +DC, -DC пита-
ния мостового преобразователя.
После включения сварочного источника, конденсатор С7 быстро заря-
жается по цепи:
+DC -> JP1 обмотка IТ1 VD4 -> R2 -> VD7 -+ С7 -> -DC.
Разряд происходит до напряжения +8,2 В, которое ограничивается
стабилитроном VD8. Напряжение с VD8 через резистор R3 подается на
затвор транзистора VT1.
Транзистор VT1 открывается, и через обмотку I трансформатора Т1
начинает протекать линейно нарастающий ток. При этом на обмотке II
трансформатора Т1 генерируется напряжение с полярностью удержива-
ющей диоды VD1 и VD2 в закрытом состоянии.
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
533
+24 В
+DC
0,01 мкх 630 В
VD4 BYV26E
------------
SR2 VT1
51 Ок IRFPE40
С1
С2
ЮООмкхЗб В
R3 5,1к
- VD6
1N4148
R4
8,2к
VD7
1N4148
VD1 FR104
VD2 FR104 +
J =
VD5 1N4148
т £> ?
;nVD8
8,2V
LVD9
С6
С7
500
0,01 мк
R7
2,2
Рис. 15.18. Схема блока питания 24 В
С4
0,1мк
DA1 7812
100мк
х50 В
--->+12В
СЗ
24V
ХР1
РС817
С5
0,1мк
R6
510
-DC
1N4148
VT2/
8050 \
□
Примечание.
Благодаря этому энергия не расходуется в нагрузке, а накапливается
в индуктивности обмотки I трансформатора Т1. Накопленная энер-
гия пропорциональна току обмотки.
Открытый транзистор VT1 шунтирует свою цепь запуска, но продол-
жает удерживаться напряжением, генерируемом на обмотке III Т1. Это
напряжение прикладывается между истоком и затвором транзистора
VT1 по цепи:
исток VT1 —> R7 —> -DC -> обмотка III Т1 VD6 R8 -» затвор VT1.
Ток, протекающий через открытый транзистор VT1 и обмотку I транс-
форматора Т1, контролируется при помощи резистора R7 и порогового узла,
собранного на элементах VT2, R8, С6. Как только падение напряжение на
резисторе R7 превысит 0,6 В, транзистор VT2 откроется и зашунтирует вход-
ную транзистора VT1. В результате этого транзистора VT1 закрывается.
И Примечание.
После закрытия транзистора VT1 полярность напряжения на обмот-
ках трансформатора Т1 изменяется на противоположную.
В результате этого диоды VD1 и VD2 открываются. При этом энер-
гия, накопленная в трансформаторе Т1, передается в конденсатор С2 и
нагрузку. Конденсатор С2 служит для уменьшения пульсации напряже-
ния на выходе преобразователя.
534
Электротехнический справочник
Время закрытого состояния транзистора VT1 определяется временем
перезаряда конденсатора С4 током, поступающим через резистор R3 из
цепи запуска. Как только напряжение на затворе VT1 достигнет отпи-
рающего уровня, транзистор откроется VT1, и все повторится в рассмо-
тренном ранее порядке.
Стабилизация выходного напряжения преобразователя осуществля-
ется при помощи узла стабилизации, собранного на элементах VD3, R6, С5,
U1. Представим, что в какой-то момент времени нагрузка на выходе пре-
образователя уменьшилась, и его выходное напряжение начало расти. Как
только выходное напряжение превысит 24 В, сопротивление стабилитрона
VD3 уменьшится, и через светодиод оптрона U 1.1 потечет ток. При этом с
конденсатора С7, через транзистор U1.2, в базу транзистора VT2 будет подан
ток смещения, который ускорит его открывание. В результате этого умень-
шится амплитуда тока в обмотке I трансформатора Т1, а, следовательно, и
мощность, передаваемая преобразователем на выход. В результате выходное
напряжение преобразователя будет снижено до требуемого уровня.
Для получения стабильного напряжения +12 В используется микро-
схема стабилизатора DA1.
Как только блок питания включается и на входе DA1 появляется
напряжение, через резистор R1 загорается светодиод HL1, который сиг-
нализирует о готовности сварочного источника к работе.
Некоторые сварочные источники снабжены отличным блоком пита-
ния, выполненным на микросхеме ТОР222. Схема такого блока питания
изображена на рис. 15.19.
Схема этого блока питания соответствует схеме, рекомендуемой в доку-
ментации по применению, и поэтому в особых пояснениях не нуждается.
Рис. 15.19. Схема блока питания 24 В, выполненного на микросхеме ТОР222
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
535
* Преобразователь
Принципиальная электрическая схема платы преобразователя изо-
бражена на рис. 15.20.
Выпрямленное и сглаженное напряжение с выхода выпрямителя №1
через соединитель ХРЗ поступает на мостовой двухтактный преобра-
зователь, выполненный на транзисторах VT3—VT14. Он преобразует
постоянное напряжение в переменное частотой 100 кГц.
Переменное напряжение с выхода преобразователя, через конденсаторы
СЮ, С12, С13 и соединитель ХР2, поступает на плату выпрямителя №2.
Выпрямитель №2
Принципиальная электрическая схема платы выпрямителя №2 изо-
бражёна на рис. 15.21.
На плате выпрямителя расположено несколько аналогичных
трансформаторно-выпрямительных модулей (ТВМ), соответствующие
выходы и входы которых соединены параллельно. Таким образом, за
счет совместного использования нескольких относительно слабых ТВМ,
удается увеличить их общую мощность. Обычно таких модулей три, но в
маломощных версиях источников может использоваться два ТВМ.
D Примечание.
Так как модули аналогичны, то достаточно рассмотреть устрой-
ство и работу одного из них.
Переменное напряжение с платы преобразователя через соединитель
XS1 поступает на обмотку I силового высокочастотного трансформа-
тора Т1 ТВМ, который:
♦ снижает величину переменного напряжения до требуемого уровня;
♦ служит для осуществления гальванической развязки сварочной
цепи от питающей сети.
Трансформатор Т1 имеет две вторичные обмотки (II и III), выполненные
с отводом от средней точки. Вторичные обмотки подключаются к Двухпо-
лупериодным выпрямителям, выполненным на диодах VD1—VD4,
Выходы выпрямителей объединены через дроссели L1 и L2, которые
служат для сглаживания пульсации сварочного тока. Демпфирующие
цепочки R1C1, R2C2, R3C3, R4C4 включены параллельно диодам выпря-
мителей и служат для подавления паразитных ВЧ колебаний, возникаю-
щих в моменты смены полярности переменного напряжения.
Конденсаторы С5, С6, совместно с индуктивностью дросселей LI, L2,
образуют низкочастотный фильтр эффективно подавляющий радиопо-
мехи, проникающие из преобразователя в сварочную цепь.
+DC
ХРЗ
=8
4700
хЗООО В
12
13
'5
я
2
2
-DC
ХР6
XN-02
ХР7
VH-02
С14
4700
хЗОООВ
IR28
2SK2698
R10
47
VT10
2SK2698
VT11
2SK2698
С9
470 С10 | । 4,7мкх 250 В
Х2000В pl
С12 ц4,7мк х 250 В
А1
А2
VT9
С15 2SK2698
В1
В2
4,7мк
х400 В
С16 | С1311 4,7мк х 250 В
470 ’’
х2000 В
R21
470
Т1 1/300
+ R26 100
,R30
VD1
4X1N4148
71R28r7lR29|_iHju
Jj240 Н]2401 1100
+24 В ^\HL2
,1мк
С26
0,1мк
С18
500
27
23
VT15
IRF9Z24
VT16\Jt
IRF9Z24
С20
ЮОмк
х50 В
С19 и 1мк
R33 2,4к
R38 510
+12В
+24 В
R36
100
IR35
|3,9к
Плата управления
29
25
2
12 14
VT18
IRFZ24
.VT19
IRFZ24
0,1мк
6
С1
С2
D1
D2
R11
47
VT6
2SK2698
VT8
2SK2698
VT7
2SK2698
ХР2
С17
R25
47
470
х2000 В
Ф
5:
7>
VT12
2SK2698
VT13
2SK2698
С21
R27 2,2
—ПП—>+24 В
1мк
R17
10
С11
470
х2000 В
4
Ж
VT14
2SK2698
ХР4
Зк
536 Электротехнический справочник
+ 12 В
|С22
R31 Т22ОО
ftR32
Юк
/ ЗЗк
3-»А1
4->А2
5->В1
драйвера 6->В2
7->С1
8->С2
9->D1
D2
1
Плата
2
10
VD11
-й-т—
8,2V
R34 _|С23
□ 2-4к~То,1мк
Рис. 15.20. Принципиальная электрическая схема платы преобразователя
VT17
.8050
ХР5
VD12
8,2V
IR37
|2,2
R39 Зк ^10к
75мВ
Рис. 15.21. Принципиальная электрическая схема платы выпрямителя №2
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт 537
538
Электротехнический справочник
С помощью шунта R6 формируется сигнал пропорциональный выход-
ному току. При помощи резистора R5 формируется сигнал, пропорцио-
нальный выходному напряжению. Эти сигналы, через соединители ХР1
и ХР4 (рис. 15.20), поступают на плату преобразователя.
Цепи управления на плате преобразователя. Величина сварочного
тока устанавливается при помощи потенциометра RP1 (рис. 15.16), рас-
положенного на передней панели сварочного источника. К плате преоб-
разователя потенциометр RP1 подключается при помощи соединителя
ХР5. При вращении ручки потенциометра, напряжение на его движке
меняется в диапазоне от 0 до максимума.
Это напряжение, через цепочку R39, R40 поступает на плату управле-
ния. Подстроечный резистор R40 служит для установки максимального
сварочного тока.
Величина напряжения на верхнем (по схеме) выводе потенциоме-
тра RP1 обратно пропорциональна выходному напряжению сварочного
источника и определяется при помощи узла Arc Force (Форсирование
дуги). Узел собран на элементах VT17, VD11, VD12, С23, R31, R32, R34,
R5 (рис. 15.21). Часть выходного напряжения источника, через делитель
R34, R31, R5 (рис. 15.21) приводится к аноду стабилитрона VD11.
При КЗ на выходе источника выходное напряжение узла определя-
ется напряжением стабилизации VD12 и составляет примерно 7,5 В.
’ При увеличении выходного напряжения источника потенциал анода
VD11 опускается ниже потенциала общего провода, и выходное напря-
жение узла уменьшается. В общем случае, при изменении выходного
напряжения источника от 0 до Uxx, напряжение на выходе узла Arc Force
меняется от 7,5 до 5,3 В, соответственно.
В результате выходная вольтамперная характеристика (ВАХ) источника
получает наклон, который позволяет в некоторых пределах регулировать
выходной ток сварочного источника изменением длины сварочной дуги.
0 Примечание.
Г. е. при необходимости сварщик может увеличить (форсировать)
сварочный ток, просто сократив длину дуги. Эта особенность позво-
ляет облегчить начальное зажигание, а также устойчивость горения
сварочной дуги.
При удлинении дугового промежутка сварочный ток падает, и дуга
быстро гаснет. Это позволяет избежать эффекта трудно разрываемой
(«резиновой») дуги, характерной для сварочных источников с вертикаль-
ной («штыковой») внешней ВАХ.
Выходной ток сварочного источника контролируется при помощи
шунта R6 (рис. 15.21), сигнал с которого заводится непосредственно на
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
539
плату управления. Конденсатор С25 шунтирует высокочастотные помехи,
которые наводятся на измерительные цепи шунта.
Защита преобразователя осуществляется при помощи трансформатора
тока (ТТ), имеющего первичную обмотку с отводом от середины. Причем
средний вывод обмотки подключен к шине -DC, а крайние выводы — к
истокам транзисторов разных стоек мостового преобразователя.
Благодаря такому включению, при помощи одного трансформатора
тока можно контролировать сквозные токи в обеих стойках мостового
преобразователя. Вторичная обмотка ТТ через мостовой выпрямитель
VD18 подключена к шунту R28—R30. На этом шунте формируется сигнал
напряжения, пропорциональный току нагрузки. Этот сигнал, через низ-
кочастотный фильтр R26, С18 поступает на плату управления. Благодаря
контролю сквозных токов, схема управления имеет возможность огра-
ничить размеры аварии, быстро закрыв исправные транзисторы преоб-
разователя.
В плате управления сигнал установки сварочного тока сравнивается
с реальным значением сварочного тока. На основе этого сравнения фор-
мируется двухтактный ШИМ сигнал управления мостовым преобразо-
вателем. ШИМ сигнал усиливается при помощи усилителя мощности,
собранного на транзисторах VT15, VT16, VT18, VT19 и, через цепочку
С19, R33, поступает на плату драйвера. На плате драйвера формируются
гальванически развязанные сигналы Al—А2, В1—В2, С1—С2, D1—D2,
предназначенные для управления транзисторами преобразователя.
Температура транзисторов преобразователя контролируется при
помощи термостата SK1 (рис. 15.16), который через соединитель ХР7 и
резистор R38 подключается к плате управления. Конденсатор С26 шун-
тирует высокочастотные помехи, которые наводятся на соединительных
проводах термостата.
Светодиод HL1 (рис. 15.16), расположенный на передней панели сва-
рочного источника, загорается при срабатывании защиты. Этот свето-
диод подключен к плате преобразователя при помощи соединителя ХР6.
Светодиод HL2, расположенный на плате преобразователя, дублирует
светодиод HL1 (рис. 15.16).
Плата управления
На плате управления расположены основные цепи устройства управ-
ления сварочного источника. Устройство осуществляет управление тран-
зисторами преобразователя, формируя внешнюю падающую вольтампер-
ную характеристику. ВАХ необходима для сварочной технологии ММА.
Кроме этого, устройство управления осуществляет защиту основных
узлов преобразователя от перегрузки и перегрева, С помощью устрой-
540
Электротехнический справочник
ства управления осуществляется плавная установка сварочного тока в
диапазоне от минимального до максимального уровня.
Принципиальная электрическая схема платы управления изображена
на рис. 15.22.
Устройство управления сварочного источника BRIMA ARC-160
построено на базе ШИМ контроллера SG3525AJ. Это микросхема явля-
ется полным аналогом микросхемы UC3525.
Питание цепей управления осуществляется стабилизированным
напряжением +12 В, которое формируется при помощи стабилизатора
DA1 (рис. 15.18).
На операционном усилителе DA1 построен узел сумматора, который
суммирует два сигнала:
♦ сигнал токовой обратной связи, поступающий через соединитель Х1.4;
♦ сигнал установки сварочного тока, который поступает через соеди-
нитель Х1.6.
По своей сути сумматор является пропорционально-интегральным
(ПИ) регулятором, который управляет ШИМ-контроллером DA2 таким
образом, чтобы выходной ток сварочного источника соответствовал
заданному. Параметры ПИ регулятора определяются элементами обрат-
ной связи С1, С2, R4, R7, R8.
Цепочка Rl, HL1, HL2 служит для индикации аварии измерительных
цепей. Обычно напряжение на выходе сумматора не превышает 4 В, что
является признаком нормальной работы. Однако в аварийной ситуации,
например, при обрыве шунта R6 (рис. 15.21), напряжение на выходе сум-
матора возрастает до максимума, и светодиоды HL1 и HL2 загораются.’
На элементах VT4, VD3, R12, R16, R21, С8, С9, Cl 1 собран узел функ-
ции Hot Start (Горячий старт), который кратковременно повышает вели-
чину сварочного тока над установленным значением в момент началь-
ного зажигания дуги.
Пока сварочный источник находится в режиме холостого хода, выход-
ное напряжение сумматора равно 0 В. При этом транзистор VT4 закрыт,
а конденсатор С8 экспоненциально заряжается до напряжения 8,7 В.
Одновременно на вход сумматора через резистор R12 поступает ток
смещения, который частично компенсирует сигнал, поступающий с
измерительного шунта R6 (рис. 15.21). После начала сварки, благодаря
току смещения, сварочный источник формирует повышенное значение
сварочного тока.
Напряжение на выходе сумматора возрастает до нормального значения,
и в базу транзистора VT4, через резистор R21, поступает ток. Транзистор
VT4 открывается и шунтирует цепь заряда конденсатора С8.
Конденсатор С8 разряжается. Одновременно до нуля снижается сме-
щение, вызывающее повышенное значение сварочного тока. После пре-
+12В
™ ™ ™ HL1 Л HL2 Л
+12 В 220к R1 22к zS/
R5 51.
X1.6 R2 6,8к
R4 ЗЗк
JD3
0,1мк
+ 12В
VT1
8050
Х1.4 R6 100
R12 |С5
ЗЗк ”14700
+12В
f VD3T
1N4148^
[>Ю
ЙЮк
С8
С1 и 500
R7 ЮОк
02 и 1000 R8 20к
_3
R15 6,2к с
г-гг-1— 6
DA2 SG3525AJ
— SYN
PWC
С9
Х1.8
Х1.18
Х1.13
Х1.11
DA1 СА3140
2
3.
47мк
>оо
OUT
STR
6.
8_
OSN
OSN
+U
-и
5.
7.
4.
R21 2к
2,2мк
VT4
8050
С12 и 0,01мк
С6
R13 5,1к R18 5,1 к 500
R30
R31
R17
Юк
+12
>0,1мк
VD8
-И-
8,2V
R14
Юк
R19
2к
RT
VCC
VC
VT3
8050
+24 В
R22 2к А
iVD5
'15V
VT6 1
8050
R27 6,2к sp
VD7 1N4148
—г И
у VS1
—r MCR100-6
С16ц 2200
R28
CPS
R20
г4 IN-
2
,10
8.
OUA
OUB
14
IN+
SHD
oscH
16
VRF
CSS
GND Д
nR23
Я22к
C1R29
И 680
VT7
R24
100
С15
0,68мк
С13
0,1мк
15
13
R9
51
С411 0,1мк
VT2
8550
VD1 15V
—й----
VD2
1N4148
+12В
R25
51
VT8
8550
VT5
8050
VD4
15V
,—
С1411 0,1мк
Х1.1
+ 12 В<--->
Х1.15
Х1.16
Х1.21
Х1.30
X1.23
Х1.25
Рис. 15.22. Принципиальная электрическая схема платы управления
R10
Юк
U +24 В
Й10к
VD6
5^1N4148
Х1.27
Х1.19
Х1.20
Х1.22
Х1.24
Х1.31
Х1.29
Х1.2
Х1.9
Х1.10
Х1.12
Х1.14
Х1.17
Глава 15 Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
542
Электротехнический справочник
кращения сварки процесс опять повторяется. Функция горячего старта
включается, если процесс сварки прерывается на время большее, чем
1-2 секунды. В противном случае увеличение сварочного тока не произ-
водится.
Выходной сигнал сумматора через резистор R13 и узел инвертора,
собранный на элементах VT3, R14, R18, R19, С6, подается на вход CPS
микросхемы DA2. Эта ИМС на своих выходах OUA и OUB формирует
противофазное прямоугольное напряжение с переменным заполнением
импульсов или прекращает формирование этих импульсов в аварий-
ной ситуации. Элементы R15, С7 задают частоту ШИМ прямоугольного
выходного напряжения, равную 100 кГц.
Прямоугольное напряжение с выходов OUA и OUB поступает на ана-
логичные друг другу узлы формирователей, собранные на элементах VT1,
VT2, VD1, VD2, R9, RIO, С4 и VT5, VT8, VD4, VD6, R25, R26, С14.
Эти формирователи используются для управления транзисторами уси-
лителя мощности, расположенного на плате преобразователя (рис. 15.20)
и предназначенного для согласования платы управления и драйвера.
На транзисторах VT6, VT7 и тиристоре VS1 построен узел защиты,
выключающий преобразователь сварочного источника в аварийной
ситуации. В нормальном режиме транзистор VT6 открыт по цепи:
+24V -> R22 VD5 R27 переход база-эмиттер VT6.
При этом транзистор VT7 закрыт, и ШИМ-контроллер DA2 «мягко»
стартует.
И Примечание.
Время «мягкого» старта (SoftStart) определяется емкостью конденса-
тора С15.
Если ток в одной из стоек мостового преобразователя в какой-то
момент времени превысит 50 А, то через стабилитрон VD8 потечет ток,
который откроет тиристор VS1. При этом тиристор VS1, через диод VD7,
зашунтирует цепь запуска транзистора VT6. Транзистор VT6 закроется, а
транзистор VT7 откроется и заблокирует работу DA2, соединив с общим
проводом вывод CSS.
Одновременно, через резистор R24, будет разряжён конденсатор С15.
В результате этого работа мостового преобразователя будет остановлена,
и на передней панели сварочного источника загорится светодиод HL1
«Термозащита» (рис. 15.16).
Для сброса защиты необходимо кратковременно отключить свароч-
ный источник от сети при помощи выключателя SF1 (рис. 15.16). В этом
случае тиристор VS1 закроется, и узел защиты вернется в свое нормаль-
ное состояние.
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
543
Цепочка С12, R17 позволяет заводить сигнал с выхода токовой защиты
на вход узла инвертора. Эта цепочка позволяет непосредственно воз-
действовать на ШИМ-контроллер и уменьшать заполнение управляю-,
щих импульсов при резком нарастании тока преобразователя. Подобная
ситуация может случиться при одностороннем насыщении сердечника
силового трансформатора в блоке выпрямителя №2.
Если температура транзисторов преобразователя превысит макси-
мально допустимое значение, то сработает термостат SK1 (рис. 15.16).
Его контакты замкнуться и через цепочку R38 (рис. 15.20), VD7 зашун-
-тируют цепь запуска транзистора VT6. В результате этого транзистор
VT6 закроется, а транзистор VT7 откроется и заблокирует работу ШИМ-
контроллера.
При этом преобразователь сварочного источника будет выключен, а на
передней панели загорится светодиод HL1 «Термозащита» (рис. 15.16). В
отличие от токовой защиты, для сброса температурной защиты не требу-
ется отключения сварочного источника от сети. Работа преобразователя
будет восстановлена после нормализации температуры транзисторов.
Расположение элементов на плате управления изображено на
рис. 15.23.
Рис. 15.23. Расположение элементов на плате управления
Плата драйверов
Принципиальная электрическая схема платы драйверов изображена
на рис. 15.24.
На плате драйверов расположен трансформатор гальванической раз-
вязки (ТГР), который имеет одну первичную (I) и четыре вторичные (II,
III, IV, V) обмотки, которые гальванически развязаны между собой.
К каждой вторичной обмотке подключен формирователь управляю-
щего напряжения. Все формирователи имеют аналогичное схемное реше-
544
Электротехнический справочник
Т1
VP2
VP1Ji,1V JN4J48 r1A8
( С1||0,22мк
, С2||0,22мк
IR2
Зк
1N4148
ьиУР4
N1N4148
VD5 5,1V
Г-43------'
, СЗцО,22мк
С4ц0,22мк
VD6 R3 A R
JN4J48
in
7-
1N4148
IR4 lx]VD8
Зк l4l1N4148
VD9 5,1V
r-K:-------<
( С5||0,22мк
С6ц0,22мк
VD10 _ о
1N4148 r56j8
Рис. 15.25. Форма напряжения на вторичной
обмотке ТГР
IV
1N4148
1x1 VD12
Г Зк rxl1N4148
_______________J _______________g
VD1,^5'1V JN4148 "TAS 9
г
t С7||0,22мк
С8ц0,22мк
ние и поэтому достаточно рассмотреть
только один из них. Для примера рас-
смотрим преобразователь, собранный
на элементах VD1—VD4, Cl, С2, Rl, R2.
При помощи усилителя мощности
на обмотках ТГР формируются напря-
жение управления, форма которого
изображена на рис. 15.25 (режим изме-
рения: коэффициент канала 5 В/дел. и
коэффициент развертки 2 мкс/дел).
Допустим, в какой-то момент времени, на обмотке II присутствует
импульс напряжение приложенный плюсом к началу этой обмотке. В
этом случае это напряжение через стабилитрон VD1 и резистор R1 про-
никает на затвор транзистора преобразователя, и транзистор открыва-
ется. Одновременно с этим конденсаторы С1 и С2 заряжаются до напря-
жения стабилизации стабилитрона VD1 (5,1 В).
При этом напряжение на конденсаторах вычитается из напряжения на
вторичной обмотке ТГВ В результате к затворам транзисторов преобра-
зователя прикладывается отпирающее напряжение, амплитуда которого
не превышает 7,5 В.
1N4148
ИУР16
М1N4148
10
--------О
Рис. 15.24. Принципиальная элект-
рическая схема платы драйверов
V
IR8
Зк
0 Внимание.
При замене транзисторов преобразователя альтернативными
типами транзисторов необходимо учитывать, что к затворам
транзисторов прикладывается относительно небольшое отпираю-
щее напряжение величиной 7,5 В. Поэтому альтернативные транзи-
сторы должны гарантированно отпираться таким напряжением.
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
545
Рис. 15.26. Форма напряжения на выходе канала драйвера
Так как входные цепи MOSFET транзисторов потребляют основной ток
только в момент включения или выключения, то для создания гарантирован-
ного тока зарядки конденсаторов С1 и С2 используется цепочка VD2, R2.
Конденсаторы G1 и С2 используются для создания в паузе между
импульсами управления, когда напряжение на обмотке II ТГР равно О В,
запирающего отрицательного напряжения величиной -5 В на затворе
транзистора. Диоды VD3, VD4 позволяют ускоренно закрыть транзистор.
На рис. 15.26 изображена форма управляющего напряжения на выходе
драйвера (режим измерения: коэффициент канала 5 В/дел. и коэффици-
ент развертки 2 мкс/дел).
15.4. Сварочные источники семейства COLT
Назначение инверторного сварочного источника COLT-1300
В данном разделе приводится описание популярного инверторного
сварочного источника COLT-1300, производимого итальянской фирмой
CEMONT [http://cemont.com]. Данный источник, благодаря сравнительно
не высокой стоимости и хорошему качеству, наряду с источниками COLT
и PUMA 150, производимыми фирмой CEMONT, достаточно сильно рас-
пространен в СНГ.
Возможно, данное описание окажется полезным для тех, кто занима-
ется ремонтом и эксплуатацией сварочных источников. Источники COLT
1300, COLT и PUMA 150 предназначены для ручной сварки (технология
ММА) и имеют похожее схемное и компоновочное решение. Поэтому
достаточно рассмотреть один из них — COLT 1300, чтобы читатель полу-
чил достаточно полное представление об устройстве других.
546
Электротехнический справочник
Источники COLT 1300, COLT и PUMA 150 рассчитаны на работу от
однофазной сети переменного тока напряжением 230±10% В и частотой
50-60 Гц. Источники имеют одинаковые габариты 110x200x300 мм и раз-
личаются мощностью и массой. Более мощные источники COLT 1300 и
PUMA 150 имеют массу 3,8 кг, потребляют от сети мощность до 3,8 кВт и
позволяют производить сварку электродами диаметром 1,6-3,25 мм.
При этом PUMA 150 обеспечивает максимальный сварочный ток
130 А, при ПВ25%, a COLT 1300 125 А, при ПВ15%. Менее мощный источ-
ник COLT имеет массу 2,9 кг, потребляют от сети мощность до 2,1 кВт и
позволяют производить сварку электродами диаметром 2,5 мм. При этом
COLT обеспечивает максимальный сварочный ток 75 А, при ПВ 30%.
Силовая часть
На рис. 15.27 изображена принципиальная электрическая схема сило-
вой части инверторного сварочного источника COLT 1300.
Источник подключается к сети переменного тока при помощи гибкого
шнура и «евровилки» ХР1. Напряжение сети переменного тока через зам-
кнутый выключатель SA1, фильтры радиопомех L1C1C2, C3L2 и заряд-
ный резистор R1 подается на мостовой выпрямитель VD1.
Фильтр радиопомех обеспечивает подавление синфазной и противо-
фазной помехи.
D Примечание.
Для эффективной работы фильтра требуется заземление металли-
ческого корпуса источника (заземляется через специальный штырь
вилки ХР1).
Варистор RU1 защищает источник от кратковременных перенапря-
жений сети. К выходу выпрямителя VD1 подключен емкостный фильтр
С4С5, который служит для сглаживания пульсаций выпрямленного
напряжения.
При включении источника заряд конденсаторов фильтра осущест-
вляется через специальный зарядный резистор R1. Это исключает пере-
грузку сети и диодов мостового выпрямителя VD1 зарядным током кон-
денсаторов фильтра. После истечения интервала времени, достаточного
для зарядки конденсаторов фильтра, зарядный резистор шунтируется
контактами реле К1.
Для формирования зарядного интервала времени используется элек-
тронное реле времени, собранное на элементах R3R4R5C6VD2, которое
подает питание на обмотку реле К1, с задержкой времени около 0,15 с.
Одновременно электронное реле времени формирует сигнал «готов» низ-
кого уровня, который подается на вывод 22 блока управления (БУ).
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
547
Рис. 15.27. Принципиальная электрическая схема
инверторного сварочного источника COLT 1300 (силовая часть)
Получив сигнал готовности, БУ начинает формировать отпирающие
импульсы напряжения, которые, через трансформатор гальванической
развязки Т1, поступают на входы драйверов, управляющих транзисто-
рами инвертора.
Драйверы транзисторов R17R18VD9—VD12VT2 и R21R22VD13—
VD16VT5 выполнены по аналогичным схемам. Поэтому достаточно рас-
смотреть работу только одного драйвера, например, верхнего.
548
Электротехнический справочник
При открытии транзистора VT3 (в блоке управления) к первичной
обмотке I трансформатора Т1 прикладывается напряжение, которое
трансформируется во вторичные обмотки Па и Пб трансформатора в
полярности отпирающей IGBT (плюс на затвор). В этом случае отпи-
рающее положительное напряжение через открытые диоды VD9VD10
(VD13VD14) и резисторы R19R20 (R23R24) поступает на затворы транзи-
сторов VT3VT4 (VT6VT7).
Резисторы R19R20R23R24 подавляют паразитный колебательный про-
цесс в цепи затворов транзисторов инвертора. Нагрузочные резисторы
R17R21 демпферируют трансформатор Т1, подавляя колебательный про-
цесс в контуре, образованном его внутренними паразитными индуктив-
ностями и емкостями.
Стабилитроны VD11VD12 (VD15VD16) ограничивают управляющее
напряжение транзисторов инвертора на безопасном уровне. При поло-
жительном напряж:ении управления транзистор VT2 (VT5) закрыт, а его
переход база-эмиттер шунтирован открытым диодом VD10 (VD14).
При закрытии транзистора VT3 (в блоке управления) полярность
напряжения на вторичных обмотках Т1 меняется на противоположную,
диоды VD9VD10 (VD13VD14) запираются, а к транзистору VT2 (VT5)
прикладывается напряжение заряженной входной емкости затвор-
эмиттер транзисторов VT3VT4 (VT6VT7) в отпирающей полярности.
Транзистор VT2 (VT5) открывается, входная емкость транзисторов
инвертора быстро разряжается, и они запираются.
Инвертор сварочного источника выполнен по уже хорошо знакомой
нам схеме ДПП («косой мост») и служит для преобразования постоян-
ного питающего напряжения в переменное выходное напряжение часто-
той 60 кГц.
Каждый транзистор инвертора состоит из двух IGBT VT3VT4 и
VT6VT7, включенных параллельно. Однотактный прямоходовый преоб-
разователь хорошо подходит для работы на такую динамичную нагрузку,
как сварочная дуга, что и определило его широкую распространенность
в простых маломощных сварочных источниках. Рассмотренный в пред-
ыдущем разделе сварочный источник RytmArc, также построен на базе
однотактного прямоходового преобразователя.
Все транзисторы инвертора открываются одновременно (каждая
пара своим драйвером). При этом энергия первичного источника пита-
ния (через трансформатор ТЗ) передается в выходную сварочную цепь.
При этом сердечник трансформатора ТЗ перемагничивается в прямом
направлении.
После закрытия транзисторов инвертора энергия, накопленная в
индуктивности рассеяния и намагничивания трансформатора ТЗ, через
диоды VD17VD18 возвращается в первичный источник (в конденсаторы
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
549
С4С5). Блокирующий конденсатор С18 находится непосредственно возле
инвертора и компенсирует индуктивность соединительных проводов
между инвертором и конденсаторами фильтра.
Для контроля выходного тока инверторного источника служит транс-
форматор тока Т2, который включен последовательно с первичной обмот-
кой трансформатора ТЗ. Роль первичной обмотки трансформатора тока
выполняет виток провода идущего от инвертора к трансформатору ТЗ.
В цикле прямого хода инвертора ток во вторичной обмотке Т2 проте-
кает через диод VD26 и шунт R33—R35 (плюс резисторы R10R11 в блоке
управления). С помощью подстроечного резистора R35 устанавливают
необходимое сопротивление шунта. Сигнал с шунта поступает в блок
управления (вывод 6). Там он используется:
♦ для формирования крутопадающей нагрузочной вольтамперной
характеристики (ВАХ) инверторного сварочного источника, необ-
ходимой для технологии ММА;
♦ для защиты инвёртора от токовых перегрузок.
В цикле обратного хода инвертора на вторичной обмотке Т2 фор-
мируется напряжение запирающей для VD26 и отпирающей для VD24
полярности. Диод VD24 отпирается, и ток размагничивания сердечника
трансформатора Т2 протекает через стабилитрон VD25. Напряжение ста-
билизации VD25 имеет величину гарантирующую размагничивание сер-
дечника трансформатора тока Т2 за время обратного хода инвертора.
С вторичной обмотки трансформатора ТЗ переменное напряжение
поступает на вход однополупериодного выпрямителя VD19, после кото-
рого превращается в импульсное однополярное.
Цепочка R29C19 подавляет паразитные высокочастотные колебания
на вторичной обмотке трансформатора ТЗ. Выпрямленный ток сглажи-
вается дросселем L5. В паузах между импульсами с выхода выпрямителя
VD19 выходной ток источника замыкается через диоды VD20VD21.
Резистор R30 является нагрузкой холостого хода источника, а кон-
денсаторы С20С21, совместно с дросселем L5, образуют низкочастотный
фильтр, который подавляет высокочастотные помехи, проникающие на
выход сварочного источника.
С дополнительной обмотки III трансформатора ТЗ снимается сигнал
необходимый для реализации функций Anti-Stick и Arc Force.
Функция Anti-Stick (Защита от залипания электрода) обеспечивает
уменьшение тока источника, при коротком замыкании, если оно длится
более 0,8 с.
Функция Arc Force (Форсирование дуги), в случае короткой дуги или
короткого замыкания, увеличивает сварочный ток относительно выбран-
ного значения. Эта функция улучшает начальное зажигание и стабиль-
ность горения дугй.
550
Электротехнический справочник
Питание блока управления источника осуществляется постоянным
стабилизированным напряжением +16 В.
Оно формируется из выпрямленного напряжения питающего инвер-
тор источника с помощью понижающего DC-DC преобразователя,
построенного на основе ШИМ контроллера VIPer50.
Узел VT1R7R8 является своеобразным аналогом низковольтного ста-
билитрона, имеющего напряжение стабилизации 2,5 В. Использование
этого стабилитрона позволяет снизить максимальный ток ключевого
транзистора контроллера VIPer до 1 А.
Контроллер VIPer поддерживает стабильное напряжение 13 В между,
выводами 4 (SRC) и 2 (VDD). Для получения необходимого напряжения
+16 В используется узел VD6, VD7, R10.
Фильтр L3L4C11C12 сглаживает пульсацию на выходе источника
+16 В. Через диод VD4 замыкается ток фильтра в паузах между импуль-
сами напряжения. Стабилитрон VD5 защищает от перенапряжения цепи
питания контроллера VIPer, а стабилитрон VD8 цепи питания блока
управления инверторного сварочного источника.
Для охлаждения тепловыделяющих поверхностей сварочного источ-
ника используется вентилятор Ml, который работает непрерывно.
Резисторы R11R12 позволяют снизить напряжение на двигателе венти-
лятора до допустимого значения.
Температура ключевых транзисторов инвертора контролируется с
помощью терморезистора RT1, имеющего отрицательный температур-
ный коэффициент.
Ток сварки устанавливается при помощи переменного резистора R13.
Данные моточных узлов
Дроссель L1 намотан сетевым проводом на ферритовый сердечник
размером К32х 18x12 и содержит 4 витка.
Дроссель L2 содержит две обмотки по 8 витков, намотанных круглым
медным проводом в эмалевой изоляции 02 мм на ферритовый сердечник
К32х18х12.
Дроссели L3, L4 имеют индуктивность по 500 мкГн и рассчитаны на
максимальный ток 1 А.
Дроссель L5 (рис. 15.28) содержит 27 витков круглого медного про-
вода в эмалевой изоляции 04 мм, намотанного в два слоя. Дроссель не
имеет сердечника. Габаритные размеры дросселя указаны на рис. 15.30.
Трансформатор ТЗ намотан на Ш-образном сердечник Е55/28/25 из
феррита N97. Обмотка I намотана проводом 02 мм и имеет 17 витков.
Обмотка II намотана в два провода 02,5 мм и имеет 6 витков.
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
551
020
Рис, 15,28, Внешний вид
дросселя L5
Обмотка III имеет 2 витка провода 01 мм (сече-
ние провода выбрано из соображений механи-
ческой прочности). Для фиксации немагнитного
зазора, в стыки половинок сердечника необходимо
вставить прокладки из немагнитного и непроводя-
щего материала толщиной 0,05-0,075 мм.
Необычностью трансформатора ТЗ является то,
что он при достаточно высокой рабочей частоте
намотан одиночным медным проводом большого
диаметра. Но, не смотря на всю необычность, дан-
ное решение, в конкретном случае, видимо имеет
определенные преимущества.
Во-первых, трансформатор получается более
технологичным, а, во-вторых, намотав обмотки
трансформатора литцендратом, который обеспечивает худшее, по срав-
нению с цельным проводом, заполнение, мы не получили бы существен-
ного выигрыша в сечении обмоток. На максимальном токе, плотность
тока в обмотках трансформатора достигает 14-15 А/мм2, из-за чего ПВ
источника составляет всего 15%.
В источнике использованы готовые трансформатор гальванической
развязки Т1, типа TI-116626, и трансформатор тока Т2, типа ТА314200
(1:200), производства фирмы UTK component. В случае самостоятельного
изготовления можно рекомендовать следующие данные.
Трансформатор Т1 можно намотать на кольце К20х10х5 из феррита
2000НМ1. Первичная обмотка содержит 50 витков провода ПЭВ-2 00,2 мм,
вторичные обмотки содержат по 40 витков провода ПЭВ-2 00,16 мм.
С помощью лакоткани нужно гарантировано изолировать обмотки
друг от друга. Надежность межобмоточной изоляции готового трансфор-
матора желательно проверить мегомметром на напряжение 1000 В.
Трансформатор тока Т2 также можно намотать на кольце К20х10х5 из
феррита 2000НМ1. Вторичная обмотка имеет 200 витков провода ПЭВ-2
00,25 мм.
Блок управления
Блок управления источника COLT-1300 построен на основе ШИМ
контроллера SG3525A. ШИМ контроллер SG3525 (далее по тексту про-
сто контроллер), функциональная блок-схема которого изображена на
рис. 15.29, содержит все узлы, необходимые для постройки импульсных
источников питания всех типов. Применено минимальное количество
навесных компонентов. Контролер содержит внутренний источник опор-
ного напряжения +5,1 ± 1 % В и усилитель ошибки.
552
Электротехнический справочник
Рис, 15.29. Функциональная блок-схема ШИМ контроллера SG3525A
Наличие входа синхронизации позволяет синхронизировать несколько
ведомых контроллеров тактовым сигналом, который формирует один
ведущий контроллер. Одним резистором, подключенным между выво-
дами СТ и DIS, можно программировать широкий диапазон «мертвого
времени», когда не активны оба выхода контроллера.
Контроллер позволяет формировать функцию «мягкого старта», для
реализации которой требуется только один внешний конденсатор, под-
ключаемый к входу CSS (конденсатор CSS). Подача положительного напря-
жение на вывод выключения SDN позволяет выполнять две функции:
♦ во-первых, сбросив триггер ШИМ, блокировать ШИМ сигнал и
быстро перевести выходы контроллера в неактивное состояние;
♦ во-вторых, начать разрядку внешнего CSS конденсатора.
Если команда выключения короткая, ШИМ сигнал завершится без
значительной разрядки CSS конденсатора. В этом случае можно доста-
точно удобно реализовать поцикловое ограничение тока.
Если команда выключения имеет длительность, достаточную для раз-
рядки CSS конденсатора, то следующее включение ШИМ контроллера
произойдет с замедлением, в режиме «мягкого старта».
И Примечание.
Вывод SDN не должен оставаться не подключенным,.т. к. это может
привести к случайным отключениям, что нарушит нормальную
работу ШИМ контроллера.
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
553
Узел блокировки от понижения напряжения питания контроллера
производит аналогичные с выводом SDN действия (при снижении напря-
жения питания контроллера ниже допустимого). В неактивном состоя-
нии на выходах контроллера OUA и OUB присутствуют низкие уровни
напряжения. В табл. 15.8 расписана нумерация выводов контроллера
SG3525A.
Нумерация выводов ШИМ-контроллера SG3525A Таблица 15 8
Вывод Обозначение Функция
1 2 IN- IN+ Входы усилителя ошибки
3 SYN Вход внешнего сигнала синхронизации
4 OSC Выход тактового сигнала внутреннего генератора, используемый для синхронизации ведомых контроллеров
5 6 ‘ СТ RT Выводы подключения конденсатора Ct и резистора Rt, задающих рабочую частоту генератора контроллера
7 DIS Вывод подключения резистора, программирующего длительность «мертвого времени»
8 CSS Вывод подключения конденсатора «мягкого старта»
9 CPS Выход усилителя ошибки
10 SDN Вывод выключения контроллера, с последующим циклом «мягкого старта«
11 OUA Выход А контроллера
12 GND Общий вывод питания контроллера
13 VC Отдельный вывод питания выходных каскадов контроллера
ч 14 OUB Выход В контроллера
15 VCC Вывод Питания контроллера
16 VRF Выход источника опорного напряжения +51 В контроллера
Через выводы 6-5 БУ напряжение, пропорциональное выходному току
сварочного источника COLT-1300, поступает на вход пикового детектора,
который состоит из элементов VT1R12C4. Постоянная времени цепочки
R12C4 гораздо больше периода следования импульсов тока. Это гаранти-
рует относительную неизменность сигнала на выходе пикового детектора
в течение периода работы инвертора.
Напряжение с выхода пикового детектора поступает на суммирующий
усилитель, собранный на элементах DA1.2R14C6. Там оно сравнивается
с напряжением, снимаемым с движка переменного резистора R13 «Ток
сварки», которое поступает в БУ через вывод 16. Управляющее напряже-
ние с выхода суммирующего усилителя (через корректирующую цепочку
R16R17C7) поступает на вход IN+ ШИМ контроллера DA2.
Усилитель ошибки ШИМ контроллера замкнут единичной обратной
связью, а к его выходу подключена корректирующая цепочка R20C9C10.
Частота ШИМ сигнала определяется частотозадающими элементами
R18R19C8. Резистор R18 задает время зарядки конденсатора С8 (8 мкс), а
554
Электротехнический справочник
резистор R19 задает время разрядки конденсатора С8 (0,8 мкс). В резуль-
тате частота ШИМ сигнала составляет около 57 кГц.
С выхода OUT контроллера DA2 ШИМ сигнал через цепочку R27R28
поступает на затвор транзистора VT3 формирователя импульсов.
Нагрузкой формирователя импульсов является первичная обмотка
трансформатора Т1 (рис. 15.27). Цепочка VD17VD8VD9 обеспечивает
размагничивание трансформатора Т1.
Порог срабатывания защиты транзисторов инвертора от максималь-
ного тока (около 65 А) определяется напряжением пробоя последова-
тельной цепочки VD4VD5. В случае превышения максимального тока
напряжение с шунта R10R11 (через цепочку VD4VD5) поступает на вход
выключения SDN ШИМ контроллера. В результате выхода ШИМ кон-
троллера переводятся в неактивное состояние и ключевые транзисторы
инвертора закрываются. Многократная перегрузка транзисторов может
привести к разрядке конденсатора «мягкого старта» СП и более длитель-
ной паузе в работе ШИМ контроллера, с последующим «мягким стар-
том».
Защита от перегрева ключевых транзисторов инвертора осуществля-
ется при помощи терморезистора RT1 (рис. 15.27), установленного на
охладителе ключевых транзисторов. Резисторы R23R24 (рис. 15.30) вме-
сте с резисторами RT1R16 (рис. 15.27) образуют измерительный мост,
сигнал с которого поступает на вход компаратора DA1.3.
Пока температура транзисторов ниже максимальной, сопротивление
RT1 высокое и напряжение на выходе компаратора DA1.3 имеет низкий
уровень. При повышении температуры сопротивление терморезистора
RT1, имеющего отрицательный ТКС, понижается и как только оно ста-
нет меньше 1,21 кОм, напряжение на выходе компаратора DA1.3 станет
высоким.
Высокое напряжение с выхода DA1.3 через резистор R26 и светодиод
HL1 (рис. 15.27) поступит на вход выключения SDN ШИМ контроллера
DA2. В результате вывода ШИМ контроллера будут переведены в неак-
тивное состояние. Индикация срабатывания защиты осуществляется
при помощи светодиода HL1.
Как уже говорилось ранее, на время зарядки конденсаторов С4, С5
(рис. 15.27) работа ШИМ контроллера блокируется. Для блокирования
ШИМ контроллера служит транзистор VT2, который включен парал-
лельно терморезистору RT1. Во время зарядки С4, С5 (рис. 15.27), высо-
кий уровень напряжения с выхода электронного реле времени (катод
VD2 на рис. 15.27), через вывод 22 БУ и делитель R21R22, поступает на
базу транзистора VT2. Транзистор открывается и шунтирует терморези-
стор RT1. В результате происходят действия аналогичные срабатыванию
термозащиты.
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
555
R4
+5,1 В J0*
20
R1M С1
820кы
DA1.4
VD1
-ч<-
0,1мк
R6 4,7к
С2 0,033мк
R7 150к
18
12
16
R2
1,5к
DA1.1
R5
Юк
680k^VD2
СЗ pg
4,7мк 10к
VD3
-И-
R10
150
5
+16 В
R11
150
R13
Юк
R12
8,2к
-й—кн
VD5 VD4 R15
5,6 В 180
С8
1000
С9
2200
СЮ
2200
R14 22к
С6 4700
24
DA1.2
_L_C4 <
0,01 мк
— ={= С5 0,01 мк
С7
0,01 мк
R18
9,76к
DIS
CPS
IN-
R17
5,6к
SYN
RT
СТ
IN+
SDN
DA2 SG3525A
3
6
5
2
10
г-1 css
+ С11
1мк
50 В
PWC
VCC
VC
OUA
OUB
R16
Юк
+16В
15
13
4
OSC
VRF
GND
С12 +
+16В
J_C18
"Т“ 0,1 мк
VD1...VD4, VD6, VD7
BAS16
С13
= =*=1мк=}=
0,1мк
16 +5,1В
_1_С14 +
0,1мк.
С16
50 В
0,1 мк
+ С17
=Г= 1мк
50 В
VT3 /—
BSP373 (|j^
R28
680
DA1 LM324
1% резисторы
R1...R6, R9, R13, R16, R18...R20, R23...R25
2 k VD7
VD8
^-9,1 В
vVD9
“-9,1 В
3,4,10,
11,15
6
5
7
9
2
Рис. 15.30. Принципиальная электрическая схема
инверторного сварочного источника COLT 1300 (блокуправления)
Рассмотрим работу узлов БУ, ответственных за реализацию функций
Anty-Stick и Arc Force, о которых говорилось ранее.
Функция Anty-Stick реализуется при помощи обмотки III трансфор-
матора ТЗ и первого выпрямительного узла VD22C22 (рис. 15.27), дели-
теля R31 (рис. 15.27) R1, компаратора DA1.4 и диода VD1.
Напряжение обмотки III, пропорциональное выходному напряжению
источника, поступает на первый выпрямительный узел, где выпрямля-
ется и усредняется. С выхода первого выпрямительного узла напряже-
556
Электротехнический справочник
ние через делитель поступает на прямой вход компаратора DA1.4. На его
инверсный вход с помощью делителя R4R5 подано напряжение +2,55 В
(половина от напряжения +5,1 В, формируемого внутренним стабилиза-
тором ШИМ контроллера DA2 на его выводе VRF).
Компаратор переключается при снижении напряжения нагрузки
источника ниже 19 В. Пока нагрузкой источника является электрическая
дуга, напряжение на прямом входе компаратора DA1.4 преобладает и на
его выходе присутствует высокое напряжение, которое запирает диод
VD1.
При залипании электрода, напряжение в сварочной цепи снижается
и, после разрядки конденсатора С22 (рис. 15.27), снижается напряже-
ние на прямом входе компаратора DA1.4. Высокий уровень на выходе
компаратора меняется на низкий, диод VD1 открывается и шунтирует
напряжение задания, поступающее с движка резистора R13 «Ток сварки»
(рис. 15.27). В результате выходной ток источника снижается до мини-
мума.
Функция Arc Force реализуется при помощи обмотки III трансформа-
тора ТЗ, второго выпрямительного узла VD23C23 (рис. 15.27), делителя
R32 (рис. 15.27) R2 и узла форсирования задания, состоящего из элемен-
тов R3, R6—R9, С2, СЗ, DA1.1, VD2, VD3. На прямой вход ОУ DA1.1 с
делителя R4, R5 подано напряжение +2,55 В.
Напряжение обмотки III, пропорциональное выходному напряжению
источника, поступает на второй выпрямительный узел, где выпрямля-
ется и усредняется. С выхода второго выпрямительного узла напряже-
ние через делитель поступает на узел форсирования. Узел форсирования
активизируется при снижении напряжения нагрузки источника ниже
15 В.
Пока нагрузкой источника является электрическая дуга, напряже-
ние на выходе второго выпрямительного узла преобладает и на выходе
DA1.1 присутствует низкий уровень, и форсирование не производится.
При падении выходного напряжения источника, что говорит о сокраще-
нии длины дуги, на выходе DA1.1 появляется высокий уровень напряже-
ния, который через цепочку C3R9VD3 поступает в цепь задания сварки.
Длительность импульса форсирования около 0,5 с и определяется RC
цепочкой R14 (рис. 15.27) и СЗ. Диод VD2 создает цепь для разрядки кон-
денсатора СЗ.
Настройка
Источник имеет только один подстроечный элемент — R35 (рис. 15.29),
с помощью которого нужно выставить максимальный ток сварки, в край-
нем правом положении резистора R13 «Ток сварки» (рис. 15.27).
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
557
15.5. Сварочные источники семейства RANGER
Состав семейства RANGER
Источники семейства RANGER присутствуют на рынке под торго-
выми марками:
♦ Ranger WELDER inverter- 160/200/250DC;
♦ VITA MMA-200/250; '
♦ Темп ИСА-180/200;
♦ Кувалда.ру ММ А-160/180/200М;
♦ Спецмаш АИС-22160/22200;
♦ УРАЛЭЛЕКТРОЭИСА-140/200.
Не смотря на различия в названиях, эти источники имеют одинаковое
схемное и компоновочное решение.
Н Примечание.
Различия между этими источниками не существенны. Поэтому
достаточно рассмотреть какой-то один из них, чтобы получить
полное представление о семействе.
Технические параметры и разновидности
источника Ranger WELDER inverter-160DC
Остановим свой выбор на сварочном источнике Ranger WELDER
inverter-160DC. Точный производитель сварочного источника не известен.
Существуют версии этого источника 160DC, 200DC и 250DC, соответ-
ственно рассчитанные на максимальный сварочный ток 160,200 и 250 А.
Эти версии различаются между собой лишь мощностью и количеством
силовых элементов. Рассмотрим сварочный источник Ranger WELDER
inverter-160DC (далее по тексту просто RANDER), имеющий следующие
технические параметры:
♦ напряжение питающей сети, В....................... 220;
♦ частота питающей сети, Гц............................50;
♦ мощность, потребляемая из сети, кВА.................5,5;
♦ сила сварочного тока, А......................... 20-160;
♦ рекомендуемый диаметр электрода, мм.............1,6-3,2;
♦ тип изоляции..........................................Н;
♦ защита ............................................IP21;
♦ вес, кг...............................................7;
♦ размеры (длиннахширинахвысота), мм..........465x255x385.
558
Электротехнический справочник
Силовые цепи
RANDER-160DC представляет из себя сварочный источник инвер-
торного типа. Он оборудован тепловой защитой и защитой от короткого
замыкания.
На рис. 15.31 изображена принципиальная электрическая схема сило-
вых цепей сварочного источника.
Сварочный источник подключается к сети 220 В 50 Гц при помощи
гибкого шнура и сетевой вилки XI. Переменное напряжение сети, через
выключатель SF1, поступает на дроссель L1, который совместно с конден-
саторами С1—СЗ образует LC фильтр.
Этот фильтр позволяет снизить уровень радиопомех, проникающих в
питающую сеть из работающего преобразователя сварочного источника.
С выхода фильтра сетевое напряжение поступает на вход двухполупери-
одного выпрямителя VD1.
Параллельно входу выпрямителя подключены резистор R1 и варистор
RU1. Мощный варистор RU1, совместно с автоматическим выключателем
SF1, образует простейшую защиту сварочного источника от повышен-
ного напряжения сети. Резистор R1 создает цепь разряда конденсаторов
С1—СЗ после отключения сварочного источника из сети.
e С выхода выпрямителя VD1 выпрямленное напряжение, через заряд-
ный резистор R2, поступает на конденсаторы фильтра С4—С6, которые
служат для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения.
Зарядный резистор R2 ограничивает величину зарядного тока конден-
саторов фильтра на уровне безопасном для самих конденсаторов, а также
выпрямителя VD1. По истечение некоторого времени (примерно 2 с),
достаточного для полной зарядки этих конденсаторов, зарядный рези-
стор шунтируется при помощи контакта реле К1, которое включаются по
команде с платы управления.
Резистор R3 служит для разряда конденсаторов фильтра после отклю-
чения источника из сети.
Выпрямленное и сглаженное постоянное напряжение с выхода филь-
тра поступает на двухтранзисторный однотактный прямоходовый пре-
образователь (косой мост). Мост выполнен на элементах VT1—VT8,
VD2—VD9, R4—R15, С7, С14. Он преобразует постоянное напряжение в
переменное, частотой примерно 40 кГц.
Переменное напряжение с выхода преобразователя через трансфор-
матор тока Т2 поступает на первичную обмотку силового высокочастот-
ного трансформатора ТЗ, который:
♦ снижает величину переменного напряжения до требуемого
уровня;
♦ служит для осуществления гальванической развязки сварочной
цепи от питающей сети.
X1 SF1
|С1
“[4700
_^х400 В
|С2 =
“[4700
_< ,x400 В
R2 15
К1
СЗ
Плата управления
VD4 DSEP12-12A
+310 В
RHRG30120
L]R1
П1М
Сеть
-220 В
0,47мк
х400 В
[_]R3
Н220К
С7
6800
х1,8кВ
[RU1
20D391K
R5 7rVD5
51
VT5
2^VD6
R11 15
R12 15
С14
R13 15
-310В
-VD7
'18V
,VD3
'18V
iVD2
k18V<
680мк
Х450В
VD10
-И-
6800
х1,8кВ
IR9
1к
ХР10
1 2 3 I
Т1
Ml
iVD9
ZARHRG30120
R6 15
R7 15
R8 15
ХР4
7]ХР5
2
3
4
5
VT1...VT8 IRFP460 VD8
DSEP12-12A
С4
С5
С6
+310 В
680мк
Х450В
0,1мк
>х630 В >-310 В
RP1
ХР1ГТ1
2
3
22к
Tok”
VD11
0,01
х2кВ
‘Перегрев’
С9
1
2
3
4
5|—
Р16 27С8ц0,01мкх 2кВ
HZyO---Il f --Ч---
XP8
|1 2 3 4|
SK1
СЮ
С11
С12
0,1мк
хбЗОВ
F1R17
027 L2
R18
390
VD10.VD11 F30U60DNX4
0,1mk
хбЗО В
""W _
□ R19
LJ100
pOj
0,1мк
хбЗОВ
Рис. 15.31. Принципиальная электрическая схема силовых цепей сварочного источника
X2
•---0
C13
0,1 mk
хбЗОВ
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт 559
560
Электротехнический справочник
Переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора ТЗ
выпрямляется при помощи диода VD10 и через дроссель L2 и клеммы
Х2, ХЗ поступает в сварочную цепь. Дроссель L2 служит для сглаживания
пульсации сварочного тока, а диод VD11 создает путь для протекания
тока в паузах работы выпрямителя на диоде VD10. Демпфирующие RC
цепочки R16C8 и R17C9 подавляют паразитные ВЧ колебания, возникаю-
щие на диодах VD10 и VD11 в моменты их коммутации.
Демпфирующая цепочка R19, СЮ, С11, совместно с конденсаторами
С12, С13 и индуктивностью дросселя L2, образуют низкочастотный
фильтр, эффективно подавляющий радиопомехи, проникающие из пре-
образователя в сварочную цепь. На холостом ходу дроссель L2 не ока-
зывает усредняющего действия. Поэтому конденсаторы СЮ—С13 могут
заряжаться до амплитудного значения импульса, присутствующего на
выходе выпрямителя VD11. Это напряжение может достигать значения
превышающего НОВ, но ограничивается специальным узлом блоки-
ровки холостого хода, расположенным на плате управления.
Вентилятор Ml служит для охлаждения силовых электронных компо-
нентов, трансформатора и дросселя сварочного источника.
Трансформатор Т1 служит для питания цепей, расположенных на
плате управления.
Потенциометр RP1 «Ток» расположен на передней панели сварочного
источника и служит для установки величины сварочного тока.
Светодиод HL1 «Перегрев» также расположен на передней панели
источника и служит для индикации перегрева транзисторов преобразо-
вателя.
Температура транзисторов преобразователя контролируется при
помощи контактного термостата SK1, установленного на радиаторе
охлаждения.
Плата управления
Назначение платы управления. Узлы, расположенные на плате управ-
ления сварочного источника RANDER:4
♦ осуществляют управление транзисторами мостового преобразова-
теля;
♦ формируют внешнюю падающую вольтамперную характеристику
(ВАХ), которая необходима для сварочных технологий ММА и TIG;
♦ осуществляют защиту преобразователя от перегрузки и перегрева.
С помощью платы управления осуществляется плавная установка сва-
рочного тока в диапазоне от минимального до максимального.
Управление сварочного источника RANDER построено на базе ШИМ
контроллера КА3525А (UC3525).
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
561
Принципиальная электрическая схема платы управления сварочного
источника RANDER изображена на рис. 15.32.
Питание узлов, расположенных на плате управления, осуществляется
от двух стабилизированных источников питания напряжением 12 В. Эти
источники изолированы друг от друга и питаются от различных вторич-
ных обмоток маломощного сетевого трансформатора Т1 (рис. 15.31):
♦ первый источник, собранный на элементах DAI, VD23—VD26, С7,
С8, CIO, С12, служит для питания узла блокировки холостого хода;
♦ второй источник, собранный на элементах DA4, VD28, С1, С2, С6,
служит для питания остальных цепей управления.
После включения сварочного источника в сеть, электронное реле вре-
мени, собранное на элементах VT1, VT2, VD1, VD5, VD6, С9, Rl, R5, R9, R56 с
задержкой примерно 2 с, обеспечивает срабатывание реле К1 (рис. 15.31),
которое своими контактами шунтирует зарядный резистор R2.
►
В Примечание.
Задержка срабатывания определяется временем зарядки конденса-
тора С9 и напряжением стабилитрона VD5.
Конденсатор мягкого старта СЗО, емкостью 1 мкФ, обеспечивает
задержку включения ШИМ-контроллера DA2 на 15 мс, с последующим
его выходом в режим за время 100 мс.
Частота внутреннего генератора DA2 составляет примерно 80 кГц и
определяется внешними частотозадающими элементами R13, R14, С11.
Для управления однотактным преобразователем сварочного источ-
ника используется только один выход OUA микросхемы DA2. Эта мера
позволяет ограничить максимальное заполнение ШИМ импульсов на
уровне 0,5. При этом преобразователь работает на частоте, в два раза
меньшей (40 кГц).
Узел регулировки сварочного тока построен на основе компаратора
DA3.2 и использует релейный алгоритм регулирования. Выход компара-
тора DA3.2 через диод VD22 подключен к входу CPS, который внутри
микросхемы DA2 связан с прямым входом компаратора ШИМ.
В Примечание.
Таким образом, низкий уровень на выходе DA3.2 способен запрещать
или прерывать формирования импульса управления на выходе OUA DA2,
осуществляя, таким образом, его широтно-импульсную модуляцию.
Усилитель ошибки микросхемы DA2 не используется и заблокирован
подачей напряжения +5,1 В через резистор R11 на прямой вход IN+ уси-
лителя ошибки.
Вход IN- подключен к общему проводу. При этом на выходе усили-
теля ошибки присутствует высокий уровень. Кроме этого, для компенса-
+5,1 В
СЗ 110,1^мк
XP8
ХР9
/3.
. VD6 VD1
$1N4007 1N4007
VD5 3,6V R1 Зк
C9 R56 1k
Юк
R38 |C21
200k ~To,O1mk
IR9 +
115к I330MK
,12D , R2^-!°K 4N35
R21100k
VT2
(8050
С14
VT1
8050
VD7
-й-
8,2V
R10 5,1к
1R24 DA5
Юк TLC.393
5
С
= = OUT
VDD GND
7
R23 6,8к
R22 2к
DA3 TLC339
+12
DA3.2
VD221N4148
> г-й------
о R60 Юк
0,1мк
- VD19
1N4148.
+12В
|C11 hR14_3
“I2200U8’2k _
I___6.
_________5
T ртд 7
R13100g
R14_3
А
А
С13
470
мк
Ю7
470мк
R44I
5,1к|
R45
6,8к
+12В
OUT
VDD GND
11020^
Миоос?
R31 Юк
"l 7,- . k
MQ
+12В
IR62
Юк
+5,1 В
R12 10k| R
2
10
lR41
ПЮк
U VD20
VD21
IR43 8
ЮкП
____иС5 J
0,047mk
DA2 KA3525A
SYN PWC VCC VC
RT СТ DIS
OUA OUB
CPS
IN- IN+
OSC
SHD VRF
CSS GND
11
14
А
+12В
15. f
С27
С28
470мк
0,1мк
DD1.1
4001
T2
£
+ 12В
DA1
7812
L_*ST
VD23...VD26 1N4007
VD24
VD23
С12
470мк
VD25
Тею
~J0,1mk
VD26
DA4
7812
*ST
16^ +5,1 в
12
мк
JVD28
RBP310
С6
ХР4
0,1мк
^ЮООмк
ХР10
ХР1
ZkVD15-^'
FR307Y
0R19 |С19
100 По,1мк 2 I
VD16FR307
IR29
1
+ 12В
562 Электротехнический справочник
4,7V
СЗО
|VD81N4148
VD14 1N4148
П13,
С17,
VD2 FR307
1 N4148rJ-ii
-Г-С18 /
0,01 мк hp
+12В
R28
С29
R20
0,01мк
VT5
8550
VT4
8050
VT6
8050
IR18
Юк
R17I
Юк
IR64
|2,4к
/ C16=f=C15=}=
YIOOmk
IR30
I1k+JC22|/|5,Tk
л ------т1мк
0,01мк __
VD17V
1N4148
7rVD18
Z2k1N4148
ROmkY +\2B
Puc. 15.32. Принципиальная электрическая схема платы управления
VT9
8550
IR51.
1б,8к~ТГ500
I VD3
$1N4007
VD4
12V
VT3
IRF640
VD13 3,6V
..&—...
С25н10мк
IR57
470П7
С24
0,1мк
IR58
470
VD12
1N4148
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
563
ции утечек тока во внешние цепи дополнительно подтянут к потенциалу
+5,1 В при помощи резистора R12.
Напряжение задания сварочного тока формируется при помощи
потенциометра RP1 (рис. 15.31), расположенного на передней панели
сварочного источника.
Потенциометр при помощи разъема ХР9 подключается к плате управ-
ления и входит в состав делителя напряжения R34, R35, RP1, R36. При
вращении ручки потенциометра RP1, напряжение на его движке изменя-
ется в диапазоне от 0,1 В до 3,8 В, что соответствует изменению свароч-
ного тока в диапазоне от 20 до 160 А.
Низкочастотный фильтр R32, С21 подавляет высокочастотные помехи,
которые могут наводиться на потенциометр и его цепи подключения.
Делитель напряжения R37, R38 служит для формирования среднего
напряжения задания величиной 2,55 В (в случае, если потенциометр RP1
по какой-то причине не подключен к плате управления).
В Примечание.
Эта мера позволяет избежать аварчйных ситуаций при повреждении
потенциометра или электрической связи с ним.
Для обеспечения токовой обратной связи используется трансформатор
тока Т2, первичная обмотка которого включена последовательно с первич-
ной обмоткой высокочастотного силового трансформатора ТЗ (рис. 15.31).
Вторичная обмотка трансформатора тока при помощи разъема ХР10
подключается к узлу формирования сигнала обратной связи, располо-
женному на плате управления и собранному на элементах VD15, VD16,
С19, R19, R27, R29.
В соответствии с фазировкой трансформаторов Т2 и ТЗ, во время пря-
мого хода преобразователя открыт диод VD16 и обмотка трансформа-
тора тока нагружена на резистор R29.
Демпфирующая цепочка R27, С19 служит для подавления высоко-
частотных пульсаций сигнала. Пропорциональное току напряжение
с шунта через фильтрующую и нормирующую цепочку R30, R31, С20
поступает в схему управления, где используется для защиты и стабили-
зации сварочного тока.
Во время обратного хода полярность напряжения на обмотке транс-
форматора тока меняется. Поэтому диод VD16 запирается, a VD15 отпи-
рается и подключает к обмотке нагрузочный резистор R19, сопротивле-
ние которого почти в 10 раз превышает сопротивление R29.
Н Примечание.
Это позволяет гарантированно размагнитить сердечник транс-
форматора тока за время обратного хода преобразователя.
564
Электротехнический справочник
Напряжение задания подается на прямой вход, а напряжение обрат-
ной связи на инверсный вход компаратора DA3.2.
ШИМ преобразователя осуществляется следующим образом. В начале
периода работы преобразователя триггер ШИМ (рис. 15.11) микро-
схемы DA2 сбрасывается, и на выходе OUA устанавливается активный
высокий уровень, который открывает транзисторы преобразователя.
При этом ток в сварочной цепи начинает нарастать.
Пока ток меньше заданного, на выходе DA3.2 присутствует высо-
кий уровень, который удерживает диод VD22 в запертом состоянии.
Но как только текущее значение тока превысит заданное, на выходе
DA3.2 сформируется низкий уровень, который, через диод VD22, пройдет
на вход CPS микросхемы DA2. В результате внутренний триггер ШИМ
(рис. 15.11) микросхемы DA2 устанавливается и сохраняет свое состоя-
ние до начала следующего периода. При этом на выходе OUA формиру-
ется низкий уровень, который закрывает транзисторы преобразователя.
Узел, собранный на компараторе DA3.3, служит для защиты элементов
преобразователя в аварийных ситуациях. Например, при пробое диодов
VD10, VD11 выпрямителя или дефектах силового трансформатора ТЗ
(рис. 15.31). Порог узла токовой защиты определяется делителем напря-
жения R44, R45 и на 35% превышает максимальный сварочный ток.
В случае превышения этого порога, на выходе DA3.3 формируется низ-
кий уровень, который инвертируется компаратором DA3.4, и через диод
VD20 и стабилитрон VD21 поступает на вход SHD микросхемы DA2. При
этом выходы OUA и OUB этой микросхемы переводятся в неактивное
низкое состояние, конденсатор СЗО разряжается и формируется последу-
ющий цикл мягкого старта. Благодаря внедрению циклов мягкого старта
длительностью 15 мс, нагрузка транзисторов преобразователя снижается
до безопасного уровня.
Температурная защита транзисторов преобразователя осуществля-
ется при помощи контактного термостата SK1 (рис. 15.31), который под-
ключается к плате управления при помощи разъема ХР1. Узел термоза-
щиты собран на элементах VT9, VD17, VD18, С15, С16, R17, R18, R20, R64.
Пока температура транзисторов преобразователя ниже максимальной,
нормально закрытый контакт термостата удерживает транзистор VT9 в
запертом состоянии, шунтируя его переход база-эмиттер.
В случае, если температура превысила максимально допустимую, контакт
термостата SK1 размыкается, конденсаторы С15, С16 разряжаются, через
резистор R17 и транзистор VT9 открывается. При этом напряжение +12 В
поступает на вход SHD микросхемы DA2, блокируя ее работу по цепи:
+ 12 В —э открытый транзистор VT9 -> VD18 —> R64 -+ VD21.
Глава 15 Сварочные источники™ инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
565
Одновременно по цепи:
+12 В —> открытый транзистор VT9 —> VD17 -> R20 -> ХР1.3 —>
HL1 (рис. 15.31) -> ХР1.2 -> общий провод
зажигается светодиод HL1 «Перегрев», сигнализирующий о срабатыва-
нии термозащиты.
После снижения температуры контакты термостата SK1 замыкаются,
транзистор VT9 закрывается и осуществляется мягкий старт ШИМ-
контроллера DA2.
Мощности выходного каскада микросхемы DA2 не достаточно
для непосредственного управления транзисторами преобразователя.
Поэтому в сварочном источнике используется трансформаторный драй-
вер, который:
♦ усйливает сигнал управления по мощности;
♦ осуществляет гальваническую развязку цепей управления, находя-
щихся под напряжением относительно друг друга.
Основой драйвера является трансформатор гальванической раз-
вязки (ТГР) Т1. Для управления двумя транзисторами прямоходового
преобразователя используются два аналогичных канала, подключенных
к обмоткам II и III Т1. Первичная обмотка lb Т1 включена в сток транзи-
стора VT3. Транзистор VT3 и трансформатор Т1 образуют простейший
однотактный прямоходовый преобразователь.
В Примечание.
Причем прямой ход этого преобразователя совпадает с прямым
ходом основного преобразователя сварочного источника.
Дополнительная обмотка 1а и диод VD2 служат для возврата в источ-
ник питания энергии, накопленной в сердечнике Т1.
Цепочка VD3, VD4 во время обратного хода фиксирует напряжение
обмотки 1b на уровне 12 В.
Цепочка из логического элемента DD1.1 и транзисторного каскада на
элементах VT4, С29, R3, R4, R51 без инверсии транслирует сигнал управ-
ления с выхода OUA микросхемы DA2 на затвор VT3.
В Примечание.
Так как оба канала драйвера аналогичны, то достаточно ознако-
миться с работой одного, например, подключенного к обмотке IIТ1.
Когда на выходе OUA микросхемы присутствует импульс управления:
♦ транзистор VT3 открыт;
♦ на обмотках трансформатора Т1 генерируется напряжение^ прило-
женное плюсом к началу (отмечено точкой на рис. 15.32).
566
Электротехнический справочник
Благодаря этому диоды VD8 и VD14 находятся в проводящем состо-
янии, и отпирающий импульс управления через разъем ХР5 поступает
на затвор транзистора преобразователя. Одновременно, по цепи R2,
R57 и С24, VD12 заряжается конденсатор С25. Максимальное напряже-
ние на этом конденсаторе ограничивается на уровне 3,6 В, при помощи
стабилитрона VD13.
После окончания импульса управления высокий уровень на выходе
OUA DA3 меняется на низкий, и транзистор VT3 запирается. При этом
полярность напряжения на обмотке Т1 меняет знак. Диоды VD8 и VD14
запираются, а обмотка II остается нагруженной только сопротивлением
R54. Затвор транзистора преобразователя через составной транзистор
VT5, VT6 соединяется с левой обкладкой конденсатора С25.
При этом к затвору транзистора преобразователя прикладывается в
запирающей полярности напряжение 3,6 В. После окончания текущего
периода ШИМ, все повторяется в рассмотренном ранее порядке.
Ранее уже упоминался узел блокировки холостого хода, который
ограничивает выходное напряжение холостого хода источника. Этот узел
собран на основе компаратора DA5 и содержит элементы UI, VD7, СЗ,
С5, С13, R6, R7, R22, R23, R24, R68.
Порог срабатывания узла ограничения холостого хода составляет 70 В
и определяется делителем напряжения R23, R24, формирующего опорное
напряжение 4,86 В, приложенное к прямому входу компаратора.
Выходное напряжение источника через разъем ХР8, делитель напряжения
R6, R7, R68 и резистор R10 прикладывается к инвертирующему входу DA5.
Если выходное напряжение источника не достигает 70 В, то на выходе
DA5 присутствует высокий уровень, и ток через светодиод оптопары
U1.1 не протекает.
Если же выходное напряжение превышает установленный порог, то на
выходе DA5 формируется низкий уровень, а через светодиод U1.1 и рези-
стор R22 протекает ток. В результате этого транзистор U1.2 открывается
и через диод VD19 притягивает к общему проводу вход CPS микросхемы
DA2, блокируя работу преобразователя. После снижения выходного
напряжения, транзистор U1.2 закрывается и работа преобразователя
возобновляется. Таким образом, на выходе сварочного источника под-
держивается напряжение холостого хода 70 В.
Глава 15. Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
567
15.6. Общая методика осмотра и ремонта
инверторных сварочных источников
Перед ремонтом инверторного сварочного источника
Не смотря на большое конструктивное разнообразие среди инвер-
торных сварочных источников, при ремонте к ним можно применить
определенный подход, который 80% случаев обеспечит обнаружение и
устранение неисправности даже при отсутствии какой-то технической
документации.
Внимание.
Полное обслуживание и ремонт сварочных источников должно произ-
водиться только опытным и квалифицированным персоналом.
Зачастую сварочный аппарат в ремонт сдают люди, которые в той или
иной мере являются свидетелями его гибели. Не пожалейте времени и
разузнайте все обстоятельства, в результате которых сварочный аппарат
вышел из строя.
Обычно подобные расспросы не вызывают особых затруднений, т. к.
его хозяева сами горят желанием предоставить такую свидетельскую
информацию ремонтнику. Не смотря на обычно непрофессиональ-
ное толкование причин и процесса повреждения аппарата, полученная
информация может помочь в выявлении и локализации истинных при-
чин повреждения сварочного аппарата.
Очистка сварочного источника
0 Внимание.
Перед тем как снимать защитный кожух сварочного источника, убе-
дитесь, что источник не подключен к электрической сети.
Обычно внутри сварочного источника, бывшего в эксплуатации, при-
сутствует различный мусор и пыль. Поэтому после снятия защитного
кожуха нужно произвести чистку сварочного источника. Чистка произ-
водится при помощи струи осушенного сжатого воздуха.
@ Совет.
Особенно тщательно очистите узлы силового блока находящиеся
под высоким напряжением. Наличие грязи в этих узлах может приве-
сти к нарушению изоляции и электрическому пробою между цепями,
находящимися под различными потенциалами.
Чистку узлов и плат управления, содержащих более мелкие компо-
ненты, нужно производить с большой осторожностью, при меньшем дав-
568
Электротехнический справочник
лении воздуха. Это предотвратит случайные механические повреждения
этих узлов.
С особой осторожностью нужно осуществлять чистку вентиляторов
охлаждения. Если вентилятор имеет поврежденные лопасти, то его необ-
ходимо заменить.
Осмотр сварочного источника
Далее стоит произвести внешний осмотр узлов, проводов и разъем-
ных соединений источника. Удостоверьтесь, что кабеля, провода, разъ-
емы, платы и электронные компоненты не имеют никаких механических
деформаций, повреждений и подгораний. Все разъемные соединений
должны быть собранными.
После устранения внешних повреждений, вооружившись мультиме-
тром, внимательно осмотрим и «прозвоним» все силовые цепи свароч-
ного источника, двигаясь по цепочки, начиная с сетевой розетки и соеди-
нительного кабеля.
Н Примечание.
Перед проверкой, каждый проверяемый компонент необходимо отклю-
чить от общей схемы, чтобы избежать ее шунтирующего действия.
Рис. 15.33.
Переключение
мультиметра в
режим «прозвонки»
Мультиметр необходимо перевести в режим «прозвонки», установив
переключатель пределов измерения мультиметра на символ диода и зву-
кового сигнала (рис. 15.33).
Убедимся в том, что розетка и кабель не имеют
механических повреждений, замыканий, а также нор-
мально «прозваниваются» до сетевого выключателя.
Осматриваем на предмет отсутствия повреждений
сетевой выключатель и проверяем его электрическую
функциональность. В случае неисправности сетевой
выключатель необходимо заменить.
Закончив с выключателем, проверяем зарядный
резистор и контакты реле, шунтирующее этот рези-
стор. Сопротивление зарядного резистора должно
соответствовать его номиналу, указанному на корпусе,
а контакты реле должны находиться в разомкнутом
состоянии.
Совет.
Если контакты реле залипли, то не стоит зани-
маться их ремонтом. В этом случае реле следует
просто заменить.
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
569
Проверка электронных компонентов
После зарядной цепочки, переходим к выпрямительному диодному
мосту. Проверка диодов обычно особых проблем не вызывает. Все знают, что
исправный диод в прямом направлении проводит, а в обратном — не про-
водит электрический ток. Прямым считается направление, когда к катоду
диода приложен минус (-), а к аноду плюс (+) испытательного напряжения.
В режиме «прозвонки» мультиметра минус обычно находится на его
клемме «СОМ», а плюс на клемме «V/Q/f» (рис. 15.34). В зависимости от
типа и мощности диода, в прямом направлении на диоде падает напряже-
ние 0,1-0,3 В для диодов Шоттки и 0,3-0,7 В для кремниевых диодов.
Примечание.
Меньшие значения падающего
напряжения соответствуют
'более мощным и низковольт-
ным диодам, а большие значе-
ние — более высоковольтным и
менее мощным.
В обратном направлении диод.ток
не пропускает и ведет себя, как обо-
Диод проводит Диод не проводит
рванная цепь. Рис 15 34 Проверка
После выпрямительного моста еле- полупроводниковых диодов
дуют электролитические конденса-
торы сглаживающего фильтра. Конденсаторы не должны иметь внешних
механических повреждений и соединительных контактов. Корпуса кон-
денсаторов должны иметь нормальную цилиндрическую форму. Вздутие
корпуса конденсатора, говорит о его неисправности. Электролитические
конденсаторы, имеющие перечисленные дефекты, необходимо заменить
на аналогичные.
Конденсатор сглаживающего фильтра инверторного источника имеет
значительную емкость, которая обычно находится в пределах 470-
2000 мкФ. Даже если ваш прибор и позволяет измерять электрическую
емкость, то скорей всего, не такую большую.
Н Примечание.
Однако нам не требуется точного измерения этой емкости. Доста-
точно убедиться в том, что конденсаторы не оборваны и обладают
некоторой емкостью.
Как ни странно, внутренние обрывы сглаживающего конденсатора
не являются редкостью. Это происходит достаточно часто при обрыве
зарядного резистора. К примеру, на источниках ВДУЧ-160 в качестве
зарядного используется проволочный резистор, который обрывается
570
Электротехнический справочник
после пребывания сварочного источника на небольшом морозе. В резуль-
тате, после нескольких включений без предварительной зарядки, конден-
саторы сглаживающего фильтра приходили в негодность.
Перед проверкой конденсатора необходимо убедится в том, что он
полностью разряжен. Для этого, на 10-20 с необходимо закоротить
выводы конденсатора с помощью резистора МЛТ-2, или аналогичным,
сопротивлением 100 Ом.
Для проверки функциональности конденсатора достаточно с помо-
щью мультиметра перезарядить его в обоих направлениях. Для этого,
с помощью мультиметра, находящегося в режиме проверки диодов,
необходимо «прозвонить» конденсатор сначала в прямом направлении,
а затем в обратном. Если конденсатор исправен, то при этом мы будем
наблюдать процесс его перезарядки длительностью в несколько секунд.
Перезарядка проявляется в плавном изменении на нем величины и
полярности напряжения, при каждом изменении направления зарядки.
Оборванный конденсатор ни как не реагирует на смену полярности под-
ключения к мультиметру.
При внешнем осмотре транзисторов преобразователя, необходимо
убедиться в том, что они не имеют дефектов корпуса и выводов. Обычно
в преобразователях современных инверторных сварочных источников
используются MOSFET или IGBT транзисторы. Транзисторы MOSFET
имеют внутренний паразитный диод подложки, подключенный като-
дом к стоку транзистора, а анодом — к истоку. Соответственно, этот
диод прекрасно «прозванивается» между стоком и истоком транзистора.
Однако исправность этого диода не гарантирует того, что транзистор
также исправен. Например, у транзисторов MOSFET с пробитым затво-
ром паразитные диоды обычно нормально «прозваниваются». Поэтому,
чтобы гарантировать исправность транзисторов, их необходимо прове-
рить, предварительно выпаяв из схемы.
В отличие от диодов и конденсаторов, MOSFET и IGBT транзи-
сторы преобразователя требуют более сложного алгоритма проверки.
Рассмотрим, для примера, алгоритм проверки IGBT транзистора, кото-
рый во много справедлив и для MOSFET. Перед тем, как приступить к
проверке транзистора, необходимо воспользоваться справочником,
чтобы определить его расположение выводов. Для примера, на рис. 15.35
приведено типичное расположение выводов IGBT, расположенного в
корпусе ТО-247АС.
Порядок проверки IGBT и MOSFET такой.
Шаг 1. Необходимо убедится в отсутствии коротких замыканий между
затвором и эмиттером IGBT (затвором и истоком MOSFET), прозвонив
сопротивления между соответствующими выводами в обоих направле-
ниях.
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
571
1 - Затвор
2 - Коллектор
3 - Эмиттер
4 - Коллектор
Рис. 15.35. Расположение выводов IGBT
в корпусе ТО-247АС
Шаг 2. Необходимо убедится в
отсутствии коротких замыканий
между коллектором и эмиттером
IGBT (истоком и стоком MOSFET),
прозвонив сопротивления между
соответствующими выводами в
обоих направлениях. Перед этим
необходимо перемычкой закоротить
выводы затвора и эмиттера транзи-
стора. Но лучше будет не закорачи-
вать затвор и эмиттер транзистора,
а просто зарядить входную емкость
затвор-эмиттер отрицательным
напряжением. Для этого кратков-
ременно и одновременно прикасаемся щупом «СОМ» мультиметра к
затвору, а щупом «V/Q/f» к эмиттеру.
D
Примечание.
Некоторые IGBT транзисторы, как и MOSFET, имеют встроенный
встречно-параллельный диод, подключенный катодом к коллектору
транзистора, а анодом к эмиттеру (рис. 15.35). Если транзистор
имеет такой диод, то последний должен соответствующим обра-
зом прозвониться между эмиттером и коллектором транзистора.
Шаг 3. Теперь убедимся в функциональности транзистора. Для этого
необходимо зарядить входную емкость затвор-эмиттер положительным
напряжением. Для этого кратковременно и одновременно прикасаемся
щупом «V/O/f» мультиметра к затвору, а щупом «СОМ» к эмиттеру.
После этого проверяем состояние перехода коллектор-эмиттер транзи-
стора, подключив щуп «V/Q/f» мультиметра к коллектору, а щуп «СОМ»
к эмиттеру. На переходе коллектор-эмиттер должно падать небольшое
напряжение величиной 0,5-1,5 В.
D Примечание.
Меньшее значение напряжения соответствует низковольтным
транзисторам, а большее высоковольтным.
Величина падения напряжения должна быть стабильной, по крайней
мере, в течение нескольких секунд, что говорит об отсутствии утечки
входной емкости транзистора.
Иногда напряжения мультиметра может не хватить для того чтобы
полностью открыть IGBT транзистор (характерно для высоковольтных
IGBT). В этом случае входную емкость транзистора можно зарядить от
572
Электротехнический справочник
источника постоянного напряжения величиной 9-15 В. Зарядку лучше
производить через резистор величиной 1-2 кОм.
Проверенные и исправные транзисторы необходимо установить на
место. Предварительно место установки очищается от следов старой
теплопроводной пасты при помощи растворителя. Затем наносится
слой свежей теплопроводной пасты и транзистор, при помощи штатных
средств, прижимается к охладителю.
Испытание сварочного источника
Чтобы убедиться в том, что сварочный источник соответствует тех-
ническим условиям, определенным производителем, необходимо произ-
вести его испытание при работе на нагрузку. Обычно при испытаниях,
в качестве такой нагрузки, используют сварочный балластный реостат
типа РБ-315 или подобный.
Для производства испы-
таний необходимо собрать
соответствующую схему
(рис. 15.36).
Перед включением сва-
рочного источника все
рычажки балластного рео-
Рис. 1536. Схема испытания сварочного
источника
стата необходимо перевести в нижнее положение, чтобы обеспечить
режим холостого хода. После включения сварочного источника необхо-
димо измерить его выходное напряжение холостого хода на клеммах бал-
ластного реостата. Значение этого напряжения должно быть в пределах,
гарантируемых производителем.
С помощью задатчика тока установим минимальный сварочный ток.
С помощью рычажков балластного реостата установим выходное напря-
жение сварочного источника, соответствующее значению, найденному
по формуле:
^ = 20 + 0,04.^.
При этом выходной ток источника должен соответствовать заданному.
В противном случае произвести его подстройку соответствующими орга-
нами подстройки, установленными на плате управления БУ сварочного
источника.
Далее с помощью задатчика тока установим максимальный свароч-
ный ток. С помощью рычажков балластного реостата установим выход-
ное напряжение сварочного источника соответствующее значению, най-
денному по формуле:
UMax = 20 + 0,04JMflX.
Глава 15 . Сварочные источниким инверторные: устройство, эксплуатация и ремонт
573
При этом выходной ток источника должен соответствовать заданному.
В противном случае произвести его подстройку соответствующими орга-
нами подстройки, установленными на плате управления БУ сварочного
источника.
Ток, потребляемый сварочным источником из сети, при максималь-
ном сварочном токе не должен превышать значения, гарантируемого про-
изводителем. Далее следует определить реальную продолжительность
нагрузки (ПН) сварочного источника. Для источников ручной дуго-
вой сварки, продолжительность нагрузки определяется относительным
временем максимальной нагрузки источника в течение пятиминутного
интервала. Следовательно, для проверки ПН сварочного источника его
следует грузить максимальным током в течение относительного времени,
оговоренного производителем, с последующей работой на холостом ходу
до окончания 5-ти минутного интервала. Если в течение 5-10 последо-
вательных циклов полной нагрузки/холостого хода работа источника не
прерывалась срабатыванием автоматических защит, то можно считать, что
реальный ПН источника не хуже, гарантированного производителем.
ц
Примечание.
Зачастую производители, вместо ПН указывают относительный
цикл работы (ЦР) источника. Этот параметр равен отношению вре-
мени работы источника при максимальной нагрузке к периоду сраба-
тывания защиты от перегрева.
ГЛАВА 16
ОБЗОР РЕСУРСОВ СЕТИ ИНТЕРНЕТ
ПО СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
16>1. Общетехнические и информационные сайты
по электротехнике
Специализированные поисковые системы
Адрес сайта Содержание сайта
http://go.elec.ru/ Полноценная поисковая система со своей базой данных по электротехническим ресурсам, которая постоянно обновляется, пополняется новыми сайтами и редактируется
htt р://1 el.ru/ Поисковый сайт по электротехническим ресурсам. Позиционирует себя, как «Первый электротехнический поиск». Очень солидная тематическая поисковая система. Проиндексировано большое количество хороших сайтов. Есть панель расширенного поиска, ведется статистика запросов, также имеется возможность организовать локальный поиск внутри любого сайта электротехнической тематики с использованием возможностей портала 1el.ru. Хороший конкурент для GO.Elec.ru
http://www.electric-find.cdm/ Каталог электротехнических сайтов
http://www.electricpilot.com/ Англоязычная поисковая система по различным электротехническим сайтам (производители, поставщики, подрядчики и т. д.). На сайте заявляют, что в их базе, на данный момент, находится более 8 тысяч электротехнических компаний
http://www.lightingresource.com/ Мощная светотехническая поисковая система. Кроме базы интернет- ресурсов, имеется большая база светотехнической продукции, он-лайн библиотека, светотехнические новости и т. д.
http://www.lightsearch.com/ Имеется возможность поиска по 5500 компаниям и 110ОО наименованиям продуктов светотехнической отрасли
http://www.electricsmarts.com/ Поисковый тематический сайт для специалистов-электриков
http://www.lighting.com/ Поисковый тематический сайт для специалистов-электриков
http://www.lightresource.com/ Поисковый тематический сайт для специалистов-электриков
Информационные порталы
электротехнического рынка в Интернете
Адрес сайта Содержание сайта
http://www.elec.ru/ «Электротехнический рынок России и СНГ» — очень серьезный, перенасыщенный различными полезными сервисами большой проект На портале: каталог компаний, торговая площадка, объявления, тендеры, новости, статьи, отраслевой форум, пресс-релизы, выставки, биржа труда, каталог-рейтинг электротехнических сайтов, специализированная поисковая электротехническая система, почтовый сервис, своя банерная сеть и много чего ёще. Есть также свой журнал — «Электротехнический рынок»
Обзор ресурсов сети Интернет по современной электротехнике
575
Адрес сайта Содержание сайта
http://www.eprussia.ru/ Информационный портал «Энергетика и промышленность России»: ежедневная новостная лента ТЭК и промышленности Новости ТЭК; направленность: энергетика, нефть-газ, тяжелая промышленность, коммунальное хозяйство, новые технологии в энергетике и промышленности, малая энергетика, законодательство, мировые новости
http://www.iqelectro.ru/ Каталог компаний, технические описания продукции, кабельный сток-центр (покупка и продажа провода/кабеля через Интернет), аналитика (цены, изменения, прогнозы), наглядная и подробная информация о торгах на LME, объявления, новости, пресс-релизы компаний, обзор свежей прессы, информация о ближайших выставках, форум
http://proelectro.ru/ Объявления, каталог фирм, доска объявлений, форум, справочник по кабелю, электротехническая торговая площадка, на которой бесплатно с помощью конструктора можно создать или продублировать сайт своей компании
http://netelectro.ru/ Новости электротехники, каталог фирм (все фирмы отсортированы как по алфавиту, так и по регионам), прайс-листы в каталоге оборудования. Имеется очень хороший и удобный каталог ссылок. Все ссылки в каталоге рассортированы по различным тематическим рубрикам
http://elport.msk.ru/ Электротехнический портал: тендерные торги, пресс-релизы, доски объявлений, банерная система Electrino Banner Revolving
http://www.elecab.ru/ Справочный портал по электрике, энергетике и инженерии. Справочник электрика, справочник энергетика, нормативная документация в свободном доступе, каталог предприятий, доска объявлений, тендеры, своя баннерная сеть
http://elemo.ru/ Новости, статьи, организации, объявления, каталог сайтов
http://www.energo.net.ua/ Региональный электротехнический портал «Топливно-энергетический комплекс Украины». Кроме стандартных для всех такого типа ресурсов разделов (новости, каталог предприятий, объявления и т. д.) на сайте имеется раздел со статистическими данными (результаты работы отрасли, оптовый рынок электроэнергии, объединненная энергосистема, прочие статистические данные о энергетике Украины, тарифы), обзор публикаций в СМИ о энергетике, статьи и публикации отраслевых изданий
http://electromost.by/ Белорусский Интернет-портал «Е1ес1гото5Ъ>.Молодой, но подающий большие надежды, проект. Новости (в том числе и.региональные), каталог компаний, каталог сайтов, доска объявлений, биржа труда, библиотека, электротехнический форум
Лучшие электротехнические форумы
Адрес сайта Содержание сайта
http://www.mastercity.ru/vforu т/ forumdisplay.php/ Форум строительного журнала «Город мастеров»
http://forum.vashdom.ru/forum 17.htm/ Форум на сайте «Ваш дом»
http://news.elteh.ru/forum/ Форум на сайте журнала «Новости электротехники»
http://www.elec.ru/forum/ Электротехнический форум на портале-гиганте Elec.ru
http://www.electrik.org/forum/ Форум сайта electric.org
http://electromaster.ru/modules/ newbb_plus/ Форум сайта «Союз свободных электриков»
http://www.elecab.ru.Zfo rum/index.php/ Универсальный электротехнический форум
http://www.ruscable.ru/interactive/ forum/ Форум большого кабельного портала
576
Электротехнический справочник
Адрес сайта Содержание сайта
http://www.upsTu/forum/?f=6/ Системы ДГУ (дизель-генераторные установки) и источники бесперебойного питания
http://www.compensation.ru/forum/ Форум сайта компании «ДИАЛ-Электролюкс».Этот форум интересен прежде всего своей узкой тематической направленностью. На нем можно задавать любые вопросы по компенсации реактивной мощности
http://www.kipiasoft.com/index. php?set=forum/ Профессиональный форум киповцев
http://proekt.by/ Форум белорусских проектировщиков. Несмотря на свою специализацию и географическую принадлежность, этот форум может оказаться весьма полезным абсолютному числу творческих специалистов-электриков
http://d ia 1 ux.ru/foru m/ Специализированный светотехнический форум, посвященный вопросам по работе с программой для проектирования электрического освещения «DIALux»
http://electro.5bb.ru/ Форум сайта electro.narod.ru. Очень живой форум, восновном, ориентирован на решение практических вопросов монтажа и эксплуатации электрооборудования, электрического освещения, электрических сетей
Бесплатные коллекции ГОСТов
и других нормативно-технических документов
Адрес сайта Содержание сайта
http://specialbook.narod.ru/ NTD/sp.html/ Коллекция ГОСТов
http://www.electric-msk.ru/ index.php?id=28/ Эксплуатационная документация ответственного за электрохозяйство (документы о порядке присвоения группы 1 по электробезопасности, документация по организации инструктажей по мерам безопасности, инструкции по охране труда (ИОТ), типовые инструкции, документация по пожарной безопасности, документация ответственного за электрохозяйство, документы о допуске к работе, документация ответственного за переносные электроприемники, документы по учету и хранению средств защиты, государственные стандарты Российской Федерации)
http://www.nzeta.ru/ ЗАО «НЗЭТА» (г. Новосибирск), являясь производителем электромонтажных изделий, предлагает скачать несколько ГОСТов на названную продукцию
http://www.know-house.ru/ gost/gosthtml/ Информационная система по строительству «НОУ-ХАУС». Дана хорошая подборка действующих нормативных и рекомендательных документов по строительству. Также представлена аналитическая систематизированная информация, не лоббирующая никакие фирмы и торговые марки
http://www.vashdom.ru/ norms.htm/ Все документы для строительства и ремонта
http://www.O-l .г и/law/ У пожарников Вы найдете более 10ОО различных нормативно-правовых актов, их них 33 СНиПа и 123 ГОСТа
www.energosber.74.ru/ Docs/docs.htm/ Нормативная база
http://povny.info/ma i n/ elshem/5-podborka- normativnykh-dokumentov.. html/ Подборка нормативных ддкументов, регламентирующих правила выполнения электрических чертежей и схем, обозначения элементов. Условные обозначения на электрических схемах и схемах автоматизации. Правила выполнения электрических чертежей и схем
Обзор ресурсов сети Интернет по современной электротехнике
577
Полезные сайты для КИПовцев
Адрес сайта Содержание сайта
http://kipia.su/ Этот сайт-блог ставит своей целью собрать на своих страницах разрозненную техническую информацию новинках приборов КИПиА и предлагающий посетителям сайта профессиональные комментарии об этих новинках от экспертов сайта (КИПовцев с многолетним практическим опытом). Все обзоры может прокомментировать любой пользователь, так как сайт построен и работает на блоговом движке
http://povny.blogspot.com/ Подборка ссылок по теме КИПиА
http://kazus.ru/ Электронный портал. Отличная подборка программ, принципиальных схем, каталог отечественных и зарубежных производителей электронных компонентов, новости этого рынка
http://www.su ra.ru/atm/ index.php/ Выложена подборка авторских статей по автоматизации котельной, типовым схемам ГВС, гидравлическим схемам ит.д.
Электронные библиотеки
Адрес сайта Содержание сайта
http://almih.narod.ru/ lib-en.htm/ Большое собрание нормативных документов в разных форматах. Есть и электронные книги
http://electrik.org/ Электронная библиотека
http://electrolibrary.narod.ru/ «Электротехническая библиотека»
http://energo-argo.narod.ru/ Сайт «Все для энергетика»
http://fedot61 .narod.ru/ books.html/ Книг не много, но они довольно редкие. МЛ. Каминский. «Монтаж приборов контроля и аппаратуры автоматического регулирования и управления», справочник под редакцией Клюева «Монтаж средств измерения и автоматизации», книга 1931 года выпуска! — Г. Генсель. «Электротехника в задачах и примерах» и другие
http://lalls.narod.ru/ Книги по теоретическим основам электротехники
http://lib.mexmat.ru/ Электронная библиотека Попечительского совета механико- математического факультета Московского государственного университета
http://publ.lib.ru/ Большая библиотека отсканированных книг на сайте «Публичная библиотека»
http://rushim.ru/ Тематика книг: электрохимические топливные элементы, электрохимическая энергетика и т. д.
http://stavatv.nafod.ru/ Книги по монтажу и электробезопасности
http://tech.lib.kharkov.ua/ elektroteh.htm Библиотека технической литературы
http://umup.narod.ru/ Все книги доступны для загрузки с главной страницы. Книги имеют довольно хорошее качество. Очень много редких книг. Много больших и ценных справочников
http://valvolodin.narod.ru/ books.html/ Библиотека Валентина Володина — книги по электронике и микропроцессорной технике. На сайте лежит пара антикварных книг: «Трансформаторы однофазного и трехфазного тока» проф. Холуянова — 1934 г. и «»Справочная книга для электротехников», Том 1. Л.: КУБУЧ 1930 год. Под общ. редакцией М.А. Шателена, В.Ф. Миткевича, В.А. Толвинского
http://www.abok.ru/ibforum/ index.php/. Книгохранилище на форуме «Диалог специалистов»
http://yanviktor.narod.ru/ «Электролаборатория». По количеству полезной информации и по темпам развития этот сайт — один из лидеров среди информационных электротехнических сайтов. Найти можно практически все
578
Электротехнический справочник
16.2. Сайты производителей
электротехнической продукции
Сайты по электротехническим материалам
Наименование Род деятельности Адрес сайта
ЗАО «Стамос» (г. Москва) медный и бронзовый прокат http://www.stamos.ru/
Компания «Электроды» (г. Москва) продажа припоя, флюсов, паяльных паст http://electrody.ru/
ЧП «Ворон» (г. Днепропетровск) http://e-voron.dp.ua/
ЗАО «Энергоцентр» (г. Москва) продажа электроизоляци- онных материалов http://www.ec2000.ru/
Торговый дом Артемовского завода по обработке цветных металлов (г. Артемовск) производство медной катанки http://www.azocm.ru/
Завод припоев (г. Новосибирск) производство припоев http://www.olovo.ru/
ООО «Драгон» (Екатеринбургская обл.) http://production.tech-caste.ru/
Группа компаний «Москабельмет» (г. Москва) производство цветного проката и эмалированных проводов http://www.mkm.ru/
Сайты по кабельной продукции
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Украинский кабельный портал каталог заводов- производителей кабельной продукции http://www.ucp.kiev.ua/
Журнал «Кабели и провода» полезная информация о кабельной продукции http://www.kp-info.ru/
Компания «Релпол» провод высокого сопро- тивления, теплый пол http://rempol.info/
НПП «Термокабель» (г. Харьков) http://www.termokabel.com.ua/
ЗАО «Сикамекс-Росс» (г. Краснодар) продажа импортной кабельной продукции http://www.sicamexross.ru/
ООО «Мечта электрика» (г. Москва) http://www.cable-prof.ru/
ASG GroupLtd продажа кабельной продукции http://www.asg.su/
Группа компаний «Триал» (г. Москва) http://www.trialgk.ru/
ЗАО «Кабельэлектро» (г. Киев) http://www.kabelelectro.com.ua/
ЗАО Пермснабсбыт http://www.pss.ru/
Компания «Галла-кабель» (г. Москва) http://www.galla-cable.ru/
Компания «Конкорд» (г. Смоленск) http://e-table.ru/
Компания «Нивит» (г Винница) http://www.nivit.com.ua/
Компания «Промкабель-Электрика» (г. Киев) http://promcabel.ua/.
Компания «Энергован» (г. Харьков) http://www.enerovan.com/
Компания ООО «МВ сервис» (г. Москва) http://mv-servis.com/
ООО «Акцент СБ» (г. Москва) http://www.akcentsb.ru/
ООО «Вэлс» (г. С-Петербург) http://www.va ls-spb.ru/
ООО «Инсэт» (г. Дубна) http://www.inset.dubn.ru/
ООО «Лайтэлектроснаб» (г. Москва) http://www.lt-electro.ru/
ООО «Мелук» (г. Подольск) http://www.meluk.ru/
ООО «Мицар» (г. С-Петербург) http://www.mitsar.ru/
ООО «Мицар-НН» (г. Нижний Новгород) http://www.mitsar-nn.ru/
ООО «РД Трейд» (г. Нижний Новгород) http://www.rdtrade.ru/
ООО «СевКавКабель» (г. Томск) http://sevkavkabel.ru/
ООО «Сибэнерго» (г. Новосибирск) http://www.sibenergonsk.ru/
Обзор ресурсов сети Интернет по современной электротехнике
579
Наименование Род деятельности Адрес сайта
ООО «Техкомхолдинг» (г. Москва) продажа кабельной продукции http://ww w.techkom ho Id i ng.ru/
ООО «ТК Базис Групп» (г. Москва) http://www.thermocool.ru/
ООО «Трейдкабель» (г. Одесса) http://www.tradecable.com.ua/
ООО «Электаплюс» (г. Москва) http://elektaplus.ru/
ООО «Электро» (г. Киев) http://www.electro.ua/
ООО «Электроавтоматика» (г. Москва) http://www.el-avt.ru/
ООО ПТФ «Север-Строй» (г. Екатеринбург) http://www.sunya.by.ru/
Ржевская кабельная база (г. С-Петербург) http://www.cablerb.ru/
Фирма «Кабель-Инвест» (г. Киев) http://www.ci.kiev.ua/
Фирма «Ольвия-2000» (г. Киев) продажа кабельной продукции http://www.olv.com.ua/
Фирма «Укртехспецкомплект» (г. Киев) http://firstcable.com.ua/
Фирма «Электрокабель» (г. Донецк) http://www.electrocabel.com.ua/
ЧП «Энергокабель» (г. Киев) http://www.energocable.kiev.ua/
Компания «Вентмаркет» (г. Москва) продажа медного и алюминиевого провода http://www.ventsvar.ru/
ДП «Элфа -Электронике» (г. Киев) продажа проводов высокого сопротивления http://www.elfaelectronics.com.ua/
Днепропетровский кабельный завод производство кабельной продукции http://www.cablednepr.selec.ru/
Донбасскабель, ОАО (г. Донецк) http://www.donbasscabel.com.ua/
Завод «Азовкабель» (г. Запорожье) http://www.azovcable.com.ua/
Завод «Крок-ГТ» (г. Запорожье) http://www.krok-gt.zp.ua/
Завод «Липаркабель» (г. Новомосковск) http://www.liparcable.ru/
Завод «Южкабель» (г. Харьков) http://www.yuzcable.com.ua/
ЗАО «Кабельагро» (г. Пермь) http://www.kabelagro.permonline.ru/
ЗАО «Севкабель» (г. Уфа) http://sevcable.ru/
ЗАО «СПКБ Техно» (г. Подольск) http://www.spkb.ru/
Компания «Евроиндекс» (г. Киев) http://www.euroindex.com.ua/
Компания «Тумен» (г. Одесса) http://www.twomen.odessa.ua/
ОАО «Запорожский кабельный завод» (г. Запорожье) http://www.zkz.zp.ua/
ООО «Подолье-Кабель» (г. Хмельницкий) http://electrosvit.com/
ООО «Статус СТ» (г. Москва) http://www.stnd.ru/
ООО «Экспресс» (г. Кольчугино) http://www.cablesale.ru/
ООО ПКФ «Воррнежкабель» http://www.kabel.vrn.ru/
ООО Торгово-промышленный дом «Паритет» (Московская обл.) www.paritet.podolsk.ru/
ОАО завод «Саранск-кабель» производство монтажного провода http://www.saranskkabel.ru/
ООО «Акватайм» (г. Москва) производство проводов высокого сопротивления http://www.aq ua-time.ru/
$
Сайты по силовым полупроводниковым приборам
Наименование Род деятельности Адрес сайта
IC Electronics (г. Москва) продажа силовой электроники http://www.icel.ru/
Группа компаний КТЦ-МК (г. Москва) http://www.cec-mc.ru/
ЗАО «Альтекс» (г. Москва) http://www.altex-com.ru/
ЗАО «Дельта Электроника» (г. Москва) http://www.deltel.ru/
ЗАО «Митракон» (г. Москва) http://www.mitrakon.ru/
ЗАО «Промэлектроника» (г. Екатеринбург) http://www.promelec.ru/
ЗАО «Элитан» (г. Ижевск) http://www.elitan.ru/
ЗАО «ЮЕ-Интернейшнл» (г. С-Петербург) http://yeint.ru/
Компания «Биаком» (г. Киев) http://www.biakom.com /
Компания «Бис Электроник» (г. Киев) http://www.bis-el.kiev.ua/
580
Электротехнический справочник
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Компания «Витал Электронике» (г. С-Петербург) продажа силовой электроники http://www.vital-ic.com/
Компания «Космодром» (г. Харьков) http://www.kosmodrom.com.ua/
Компания «Мегапром» (г. Киев) http://www.megaprom.kiev.ua/
Компания «МЭЙ» (г. Москва) http://www.may.ru/
Компания «Рекон» (г. Киев) http://www.recon.kiev.ua/
Компания «Симметрон-Украина» (г. Киев) http://www.symmetron.com.ua/
Компания «СитиЭл» (г. Саратов) http://www.citiel.ru/
Компания «Электроком-Воронеж» http://www.electrocom-v.ru/
ОАО «Элара» (г. Чебоксары) http://www.elara.ru/
ОДО «Стэлл» (г. Витебск) http://www.stell.vitebsk.by/
ООО «Амитрон Электронике» (г. Москва) http://www.amel.ru/
ООО «Астероид» (г. Хабаровск) http://www.micro-chip.ru/
ООО «Астра Электро» (г. Москва) http://www.astrael.ru/
ООО «Березка Электронные компоненты» (г. Москва) http://www.berelcom.ru/
ООО «Галант Электронике» (г. Москва) продажа силовой электроники http://www.galant-e.ru/
ООО «Диком» (г. Москва) » http://www.dikom.msk.ru/
ООО «Инкомтех» (г. Киев) http://www.incomtech.com.ua/
ООО «Интекс» (г. Москва) http://www.i-t.su/
ООО «Компотрейд» (г. Екатеринбург) http://www.compotrade.ru/
ООО «Крафт-Электро» (г. Харьков) http://kraft.org.ua/
ООО «МаксиТехГрупп» (г. Москва) http://www.maxitech.ru/
ООО «МГК-ТРЕЙД» (г. Москва) http://www.mgktrade.ru/
ООО «Ница» (г. Москва) http://www.micro.niza.ru/
ООО «Новатеке» (г. Москва) http://novateks.ru/
ООО «Новая реальность» (г. Москва) http://www.novayarealnost.com/
ООО «Радиоэлектронные компоненты» (г. Рыбинск) http://rek-rybinsk.ru/
ООО «Радиоэлком» (г. Воронеж) http://www.radioelcom.ru/
ООО «Сибтэк» (г. Тюмень) http://www.sibtek.electrob.ru/
ООО «Тенрон» (г. Москва) http://www.tenron.ru/
ООО «Трайсель» (г. Новосибирск) http://www.treisel .ru/
ООО «ЭКиА» (г. С-Петербург) http://www.ekia.ru/
ООО «Электронная компания ЗИП» (г. Москва) htt p://zi p-2002.ru/
ООО «Элемент» (г. Екатеринбург) http://www.element-ek.ru/
ООО «Эллон» (г. С-Петербург) http://www.ellon.ru/
ТД «Прибор-Системы» (г. Москва) http://www.pribor-systems/ru/
Торговое Интернет-представительство ООО «Айтерра» (г. Волжский) http://www.igbts.ru/
Фирма «База электроники» (г. Москва) http://www.elbase.ru/
Фирма «Орбита-Сервис» (г. Москва) http://www.orbita-servis.ru
Фирма «Радиобокс» (г. С-Петербург) http://www.radiobox.ru/
Фирма «РИВ электронике» (г. Москва) http://www.riv-e.ru/
Фирма «СЭА Электронике» (г. Киев) http://www.sea.com.ua/
Фирма «Терминал-P» (г. Москва) http://www.term .ru/
Фирма «Чип Селект» (г. Москва) http://www.chipselect.ru/
Сайты по выключателям, контакторам,
разъединителям, пускателям
Наименование Род деятельности Адрес сайта
ЗАО «Трейд Инжиниринг» (г. С-Петербург) продажа выключателей и контакторов http://tecorp.ru/
ЗАО НПК«Теко» (г. Новосибирск) http://www.irs.ru/~teko/
ЗАО ЭТИ (г. Коломна) http://www.eti.msk.ru/
Обзор ресурсов сети Интернет по современной электротехнике
581
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Компания «Контактор Украина» (г. Киев) продажа выключателей и контакторов http://www.ukrcontactor.com.ua/
Компания «Контактор» (г. Киев) http://kontaktor.com .иа/
Компания «Крымэлектро» http://www.sdc.com.ua/
Компания «Укрметавтоматика» (г. Днепропетровск) http://www.urma.com.ua/
Компания «Электроимпорт» (г. Киев) http://electroimport.com.ua/
Компания ООО «Эльпрон» (г. Чебоксары) http://www.vekelprom.ru/
НПП «Электрон» (г. Харьков) http://www.electron.com.ua/
ООО «Параметр» (г. С-Петербург) http://parameter.narod.ru/
ООО «Универсалсервис» (г. Чебоксары) http://www.u niversa lservice.ru/
ООО СП «ЭльКом» (Москва) http://www.keO11 .narod.ru/
Торговый дом «Энергоплан» (г. Екатеринбург) http://www.energo-plan.ru/
Фирма «Аско» (г. Киев) http://www.uaasco.com/
ЧП «Электрокомплекс» http://www.ekomplex.com.ua/
ДЭТЛ, ООО (Харьковская обл) производство и продажа выключателей и контакторов http://www.detl.com.ua/
Запорожский завод высоковольтной аппаратуры http://www.zva.zp.ua/
Каменец-Подольский электро механический завод http://www.1262.ukrindustrial.com/
Компания «Элконт» (г. Чебоксары) http://elkont.ru/
НПО «Этал» (г. Киев) http://www.etal.ua/
ООО «ПК Промэлектроснаб» (г. Москва) http://www.pesm.ru/
ООО ТД «Реон-Техно» (г. Чебоксары) http://www.reon.ru/
Электротехническая компания «Консталин» (г. Челябинск) http://www.konstalin.ru/
Сайты по реле
Наименование Род деятельности Адрес сайта
«Релпол» (Польша) крупнейший производитель электромагнитных реле в Европе http://www.rel pol.eu/
ООО «Миком» (г. Нижний Новгород) продажа импортных и отечественных твердотельных реле http://www.micom.nnov.ru/
Группа компаний «Симметрон» (г. Москва) продажа импортных твердотельных реле http://www.symmetron.ru/
ЗАО «Инженерное оборудование» (г. Москва) http://www.eneq.ru/
ЗАО «Промэлектроника» (г. Екатеринбург) http://www.promelec.ru/
Индустриальные компоненты (г. Москва) http://www.newic.ru/
Компания «Авитон» (г. С-Петербург) http://www.aviton.spb.ru/
Компания «Мировой промышленный импорт» (г Дзержинск, Нижегородской обл.) http://www.mpi.su/
Компания «Симметрон-Украина» (г. Киев) http://www.symmetron.ua/
Компания «Электрои/ипорткомплект» (г. С-Петербург) http://eicom.ru/
Компания «Электронные компоненты для разработки и производства» (г. Харьков) http://radioshop.com.ua/
Концерн «АВВ» (представительство в г. Киев) http://www.abb.ua/
ООО «Донское поле» (г. Ростов-на-Дону) http://www.electropole.ru/
ООО «Разъем» (Московская обл.) http://razem. ru/
ООО «Совтестком» (г. Москва) http://www.farnell.ru/
ООО «ЭФО» (г. С-Петербург) http://www.efo.ru/
ООО НПФ «Промэнергоавтоматика» (г. Москва) www.proenergo.ru/
ООО НПФ «Промэнергоавтоматика» (г. Москва), дистрибютор «Омрон» http://www.om ron-p ro.ru/
ООО ПО «Электропроект» (г. Екатеринбург) http://www.elp.ru/
Северо-Западное электромеханическое объединение (г. С-Петербург) http://www.szemo.ru/
582
Электротехнический справочник
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Фирма «Терминал-P» (г. Москва) продажа импортных твердотельных реле http://www.term.ru/
Фирма DART Electronics (г. Москва) http://www.dart.ru/
ЧПП «СМС» (г. Харьков) http://cmc-agro.com.ua/
ООО «Отдел снабжения» (г. Москва) продажа отечественных твердотельных реле http://otdel-snab1 .narod.ru/
Волжская электротехническая компания Элпром (г. Чебоксары) продажа реле http://www.veke! prom.ru/
Интернет-магазин «Платан» (г. Москва) http://www.platan.ru/
Компания «Крымэлектро» http://www.sdc.com.ua/
Компания «Легион» (г. Томск) http://www.rele.tomsk.ru/
НПК «Промышленные системы» (г. Москва) http://www.prsys.ru/
НПО «Партнер» (г. Смоленск) http://www.sc-electronics.narod.ru/
НПП «Электрон» (г. Харьков) http://www.electron.com.ua/
ООО «Энергоюг» (г. Таганрог) http://www;relerzt.ru/
ООО «МЛГ Виражтранс» (г. Тольятти) http://www.volgatreid.narod.ru/
ООО «Русское реле» (г. Чебоксары) http://www.rusrele.ru/
СП ЭльКом (г. Москва) http://www.keO11 .narod.ru/
Фирма «Акик-Восток» (г. Харьков) http://www.akik.com.ua/
Фирма «Аско» (г. Киев) http://www.uaasco.com/
Фирма «ТКД» http://www.tkd.com.ua/
Запорожское предприятие «Неон» производство реле http://www.neonzpp.com.ua/
Киевский завод реле и автоматики http://www.ria.kiev.ua/
Электротехнический завод, ОАО (г. Киев) http://www.etz.kiev.ua/
ЗАО «Протон-Импульс» (г. Орел) производство твердотельных реле http://proton-impuls.ru/
Сайты по электронным датчикам
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Компания «Дискон» (г. Киев) продажа датчиков http://www.discon.com.ua/
Компания «Промситех» (г. Москва) продажа датчиков http://www.prst.ru/
ОСЮ «Микроприбор» (г. Киев) http://www.micropribor.com.ua/
ООО «Халус-Монолит» (г. Киев) http://www.khalus.com.ua/
ЗАО Научно-производственная компания «Эталон» (г Волгодонск) производство датчиков http://www.etalon.inc.ru/
ЗАО НПК«Теко» (г. Новосибирск) http://www.irs.ru/~teko/
ЗАО НПК «ТЕКО» (г. Челябинск) http://www.teko-com.ru/
Картас, ООО (Харьковская обл.) http://ka rtas.u krbiz.net/
Компания «Промимпорт» (г. Москва) http://www.promimport.ru/
Компания «Укрметавтоматика» (г. Днепропетровск) http://www.urma.com.ua/
ООО «Стенли» (г. Москва) http://www.stenli.ru/
ООО «Тимол» (г. Москва) http://www.timol.ru/
Промышленная группа «Мида» (г. Ульяновск) http://midaus.com/
Сайты по терморегуляторам
Наименование Род деятельности Адрес сайта
ЗАО «Электробытприбор» (г. Тростянец, Сумская обл.) продажа терморегуляторов http://pribor2.narod.ru/
ЗАО «Электронные технологии и метрологические системы» (Московская обл.) http://www.zemts.ru/
Обзор ресурсов сети Интернет по современной электротехнике
583
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Компания «ТЭН» (г. Воронеж) продажа http://www.ten36.ru/
Компания «Электрик Лайн» (г. Москва) http://www.electricline.ru/
Компания «Элита» (г. С-Петербург) http://www.e-danfoss.ru/
Лаборатория электроники и автоматики (г. Йошкар-Ола) http://www.pribora.net/
Научно-производственная фирма «Контравт» (г. Нижний Новгород) . ‘ http://www.contravt.ru/
ОДО «Беркут-системы» (г. Минск) http://www.devi.by/
ООО «Тепломеханика» (г. Челябинск) http://teplomehanika.ru/
ООО «Теплофон» (г. Красноярск) http://teplofon.ru/
ООО «Фортус Электро» (г. Москва) 1 yj 171 1uUUd http://www.fortuseletro. energoportal.ru/
ООО «Элтехника» (г. Екатеринбург) www.eltexnika.energoportal.ru/
ООО «Энергохит» (г. Донецк) http://www.digitop.com.ua/
СПД «Скибин Д.А. (г. Харьков) http://www.tech-sd.narod.ru/
Торговый дом «Эколайн» (г. Москва) http://www.ekolain.ru/
Фирма «Грассар» (г. С-Петербург) http://www.grassar.by.ru/
Фирма «Ракурс» (г. С-Петербург) http://www.rakurs-spb.ru/
Группа компаний «Рэлсиб» (г. Новосибирск) производство и продажа http://relsib.com/
ЗАО «Научная электроника» (г. Москва) http://www.hauel.ru/
Компания «DS-Electronics» (г. Донецк) www.ds-electronics.com.ua/
Компания «Вактех-Холод» (г. Москва) http://www.vactekh-holod.ru/
Компания «Терм» (г. С-Петербург) http://www.obogrev.net/
Компания «Энергосила» (г. Липецк) терморегуляторов http://ww w.i nergo.ru/
НПК «Варта» (г. С-Петербург) http://varta.spb.ru/
ООО «Тепломеханика» (г. Челябинск) http://www.do.delsib.ru/
Фирма «Имид» (г. Москва) http://www.imid.ru/
Группа компаний КПД (г. Москва) системы «Теплый пол» http://www.teplo-devi.ru/
Компания «Вольт Эксперт» (г. Москва) http://www.voltex.ru/
Компания «Логар» (г. Москва) http://www.logar.ru/
Компания «Мостелоплосис» (г. Москва) http://www.mosteloplosis.ru/
Компания «Росс-Монтаж» (г. Москва) http://www.nagrevkabel.ru/
Фирма «Теплолюкс» (г. Москва) http://www.teplolux-mini.ru/
Сайты по трансформаторам
Наименование Род деятельности Адрес сайта
ООО «ТК Эсполин» (г. Москва) продажа высоковольтных трансформаторов http://espolin.ru/
АТЗТ «Эра» (г. Киев) продажа силовых трансформаторов http://era.biz.ua/
ЗАО Пермснабсбыт http://www.pss.ru/
Компания «Крымэлектро» (г. Симферополь) http://www.sdc.com .иа/
ООО «Вэлс» (г. С-Петербург) продажа силовых трансформаторов http://www.vals-spb.ru/
ООО «Циклон системе» (г. Екатеринбург) http://www.cs66.ru/
ООО «Элтехпром» (г. Запорожье) http://www.eleczp.ua/
ООО «Энергоэталон» (г. Самара) http://www.e-etalon.ru/
Торговый дом «Энергоплан» (г. Екатеринбург) http://www.energo-plan.ru/
Представительство в России итальянской компании TESAR продажа сухих силовых трансформаторов http://www.itrafo.ru/
Компания «Контактор» (г. Киев) продажа трансформаторов http://kontaktor.com.ua/
Компания «Пензаэнергосервис» http://www.p-e-s.narod.ru/
Компания «Укрэлектроторг» (г. Киев) http://eltorg.com.ua/
Компания «Энергован» (г. Харьков) http://www.enerova п.сот/
584
Электротехнический справочник
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Компания «Энергоразвитие (г. Курган) продажа трансформаторов http://narod.zaural.ru/etm/
НПП «Электрон» (г. Харьков) http://www.electron.com.ua/
ООО «Митек» (г. С-Петербург) http://www.mitek.spb.ru/
ООО «Сибэнерго» (г. Новосибирск) http://www.sibenergonsk.ru/
ООО «Техэнерго» (г. Москва) http://www.tehenergo.com/
Торговый дом «Русский трансформатор» http://www.tdrt.msk.ru/
ЧП «Электрокомплект» (г. Симфер ополь) http://electrokomplect.com.ua/
Фирма «Элтиз» (г. Запорожье) проектирование и производство сухих мощных трансформаторов http://www.eltiz.ukrbiz.net/
Завод силовой электроаппаратуры (г. Чебоксары) производство силовых трансформаторов http://www.zsea.ru/
ООО «Элиз» (г. Запорожье) производство сухих трансформаторов http://www.eliz.zp.ua/
ИНТЕК-КИЕВ,000 производство тороидальных трансформаторов любой мощности http://www.intek-kiev.com.ua/
ЗАО «Энергопродукт» (г? Пермь) производство трансформаторных подстанций http://www.energ op rod uct.ru/
Компания «ЗАО» (г. Тверь) http://www.in kom .tver.ru/
Луганский электроаппаратный завод, ОАО (Луганская обл.) http://www.leaz.com.ua/
Ровенский завод высоковольтной аппаратуры, ОАО (РЗВА) http://www.rzva.ua/
Запорожское предприятие «Неон» производство трансформаторов http://www.neonzpp.com.ua/
Запорожтрансформатор, ОАО http://www.ztr.ua/
Компания «Тортранс» (г. Николаев) http://www.tortrans.com/
ООО «ТД Автотрансформатор» (г. Тольятти) http://www.avtotransformator.ru/
ООО «ТД Завод силовой электроаппаратуры» (г. Чебоксары) http://www.tsks.ru/
Польский производитель трансформаторов EHLAND TRANSFORMATORY http://www.elhand.ru/
Укртрансформатор, ООО (г. Донецк) http://www.ukrtransformator.com.ua/
ОАО «Укрэлектроаппарат» (г Хмельницкий) производство трансформаторов и трансформаторных подстанций http://www.uea.com.ua/
ООО «Балтэнергомаш» (г. Москва) http://www.baltenergomash.ru/
Сайты по средствам электробезопасности
Наименование Род деятельности , Адрес сайта
ЗАО «Тезиз» (г. С-Петербург) грозозащита, защита от перенапряжений http://www.teziz.ru/
ЗАО «Хакель-Рос» (г. С-Петербург) http://hakel.ru/
Компания «Антанта» (г. Ростов-на-Дону) http://www.antanta-group.com/
Компания «Яхонт», ООО (Луганская обл.) http://www.yahont.com.ua/
ООО «Разряд» (г. С-Петербург) http://www.razrad.sp.ru/
ООО «Электра» (г. Москва) http://www.elekmos.ru/
Промышленная группа «Мида» (г. Ульяновск) http://midaus.com/
Технологическая группа «Экипаж» (г. Харьков) продажа средств электрической защиты http://ekipage.com/
ЧП «Электрокомплект» (г. Симферополь) http://electrokomplect.com.ua/
Компания «Эластомет» (г. Москва) производство диэлектрической продукции http://www.elasto.ru/
Обзор ресурсов сети Интернет по современной электротехнике
585
Наименование Род деятельности Адрес сайта
ООО «Элприм» (г. Москва) производство переносных заземлений http://www.el prim .па rod.ru/
ЗАО «Астра-УЗО» (г. Москва) производство УЗО http://www.uzo.ru/
ЗАО Научно-производственная компания «Эталон» (г Волгодонск) средства пожарной безопасности http://www.etalon.inc.ru/
ООО «Акцент СБ» (г. Москва) http://www.akcentsb.ru/
ООО «Апекс» (г. С-Петербург) http://www.apexspb.ru /
ООО «Балта» (г. С-Петербург) http://www.balta.info/
ООО «Берег-пс» (г. Москва) http://www.beregps.ru/
Сайты по электроизмерительным приборам
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Информация журнал «Кипинфо» по измерительным приборам http://www.ki pi nfo.ru/
И нтернет-Магази н измерительная техника http://www.tek-know.ru/
Журнал «Кипинфо» по измерительным приборам популяризация информации, реклама http://www.ki pi nfo.ru/
Справочный сайт электрика и энергетика http://www.elecab.ru/
Группа компаний «Электро- измерительные приборы» продажа эле ктро изм ер ител ьн ых приборов http://megom.nm.ru/
ЗАО «Ампер-Ком» (г. Москва) http://www.amper.-com.ru/
ЗАО «Электросарг» (г. Москва) www.elektrosarg.ru/
ЗАО «Энергобаза» (г. Екатеринбург) http://www.enbaza.ru/
ЗАО НПФ «Тирс» (г. С-Петербург) http://tirs-spb.ru/
Измерительные приборы компании БРИС (г. Зеленоград) http://www.megometr.ru/
Интернет-магазин http://www.electric-shop.ru/
Интернет-магазин измерительной техники http://www.tek-know.ru/
Интернет-магазин измерительных приборов КИПО http://www.kipo.ru/
Интернет-магазин по продаже электроизмерительной техники http://www.electric-shop.ru/
Компания «Диагност» (г. Москва) http://www.diagnost.ru/ .
Компания «Прибор-М» http://www.priborm.ru/
Компания «Прибор-Сервис» (г. Королев) http://www.pribor-service.ru/
Компания «Профтэк» (г. С-Петербург) http://www.electrometr.ru/
Компания «Терра-Импекс» (г. Новосибирск) http://www.terra-nsk.ru/
Компания «Укрмашприбор» (г. Харьков) http://ukrmashpribor.narod.ru/
Компания Radiomir.org (г. Луганск) http://www.radiomir.org/
Компания Профтэк (г. С-Петербург) http://www.coo Iteste r. r u/
Компания СОНЭЛ (г. Москва) http://www.sonel .ru/
Компания Центр-Ампер (г. Москва) http://www.centeramper.ru/
Московский завод электроизме рительных приборов http://www.mzep.ru/
НПК «Энергокип» (Москва) http://www.energokip.ru/
НПФ «Дока» (г. Львов) http://www.doka.lviv.ua/
ООО «Крайсибстрой» (г. Красноярск) http://www.kipkr.ru/
ООО «Мир Энерго» (г. Москва) http://www.rn i rm sk.ru/
ООО «Орбит-Меррит» http://www.prometer.ru/
ООО «Прибор» (г. Смоленск) http://www.tdpribor.ru/
ООО «Приборсервис» (г. Москва) http://www.pribo.ru/
ООО «Промспецэлектро» (г. Королев) http://pspribor.ru/
ООО «Ракурс» (г. С-Петербург) www.rakurs-spb.ru/
ООО «РД Трейд» (г. Нижний Новгород) http://www.rdtrade.ru/
ООО «Русприбор» (г. Рязань) www.ruspribor.com/
ООО «Энергопромавтоматика» (г. Москва) http://www.ki pia-pri bor.ru/
ООО «Эталорос» (г. Ростов-на-Дону) http://www.etaloros.ru/
586
Электротехнический справочник
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Фирма «Метрополис Групп» (г. Харьков) продажа электроизмерительных приборов http://metroki р.сот/
Фирма «СЭА Электронике» (г. Киев) http://www.sea.com.ua /
ЧП «Западприбор» (г. Львов) http://zapadpribor.com/
«Белэнергоприбор» (г. Вологда) производитель электроизмерительного оборудования http://belenergo.narod.ru/
Витебский завод электроизмерительных приборов http://www.vzep.vitebsk.by/
Житомирский завод «Электроизмеритель» http://www.eliz.com.ua/
ЗАО «Ампер-Ком» http://www.amper-com.ru/
ЗАО «Новочебоксарский электромеханический завод» http://nemz.narod.ru/
Компания БРИС http://www.bris.ru/
Компания БРИС (г. Москва) http://www.bris.ru/
Московский завод электроизмерительных приборов http://www.mzep.ru/
ООО «Энергосила» http://energ osi la.ru/
ООО БРИС http://www.megometr.ru/
Информация справочный сайт электрика и энергетика http://www.elecab.ru/
Компания «Прибор-М» (г. Москва) широкий спектр измерительных приборов http://www.priborm.ru/
Сайты по электродвигателям
Наименование Род деятельности Адрес сайта
ООО «Элеком» (г. Екатеринбург) продажа асинхронных электродвигателей http://elecomural.ru/
ЗАО «Альфасервис» (г. Москва) продажа импортных электродвигателей http://www.a-lpha.ru/
Компания «Сити-груп» (г. Киев) http://www.siti.com.ua/
ООО «Микроприбор» (г. Киев) продажа шаговых двигателей http://www.micropribor.com.ua/
ЗАО «НФ АК Практик» (г. Нижний Новогород) http://www.pr52.ru/
ЗАО «Электропромкомплект» (г. С-Петербург) http://www.elpk.ru/
Компания «Крантехпром» (г. Екатеринбург) http://www.krantehprom.ru/
Компания «ЛБЮ-Тех» (г. Киев) http://www.lbu.kiev.ua/
Компания «Укрэлектроторг» (г. Киев) http://eltorg.com.ua/
Компания ННД (г. Киев) продажа электродвигателей http://nnd.com.ua/
ООО «Армаком» (г. Ижевск) http://www.armakom.ru/
ООО «Доминстрой-Воронеж» http://dominstroi.ru/
ООО «Ижэлектроснаб» (г. Ижевск) http://www.izes.ru/
ООО «Станкомоторс Групп» (г. Москва) http://www.stankomotors.ru/
ООО «УПТК Спецпромэлектро» (г. Днепропетровск) http://www.uptk.dp.ua/
ООО «Электропривод» (г. Екатеринбург) http://www.e-privod.ru/
ООО «Электроснаб» (г. Запорожье) http://www.esnab.com.ua/
ООО «Энергоресурс» (г. Архангельск) http://www.pkfers.ru/
Торговый дом «Энергоплан» (г. Екатеринбург) http://www.energo-plan.ru/
Фирма «Метрополис Групп» (г. Харьков) продажа электродви- гателей и генераторов http://metroki р.сот/
ОАО (ПЭМЗ им. К. Марк) производство взрывозащищенных электродвигателей http://www.pemz.com.ua/
ЗАО «Промзапчасть» (г. Москва) производство и продажа электродвигателей http://www.promzap.ru/
ООО «ПК Промэлектроснаб» (г. Москва) http://www.pesm.ru/
ПО «Индустриал-Сервис» (г, Днепропетровск) производство и ремонт электрических машин http://www.indserv.dp.ua/
Компания «Дельта-Крок» (г. Кировоград) производство шаговых электродвигателей http://delta-krok.com/
ГП Завод «Электротяжмаш», ОАО (Харьковская обл.) производство электродвигателей http://www.spetm.com.ua/
Днепропетровский электромеханический завод, ОАО http://www.demz.com.ua/
Завод «Потенциал», ОАО (г. Харьков) http://www.potencial.com.ua/
Обзор ресурсов сети Интернет по современной электротехнике
587
Наименование Род деятельности Адрес сайта
Завод крупных электрических машин (г. Каховка) производство электродвигателей http://www.zkem.ru/
Полтавский электромеханический завод «Электромотор» http://www.elmotor.poltava.ua/
Торговый дом «ХЭЛЗ» (г. Харьков) http://www.td-helz.com.ua/
блектротехнический завод «Укрэлектромаш» (г. Харьков) http://www.helz.ua/
16.3. Интернет для домашних электриков
и радиолюбителей
Сайты по цветовой, кодовой маркировке
электронных компонентов и их аналогам
* 0 чем сайт Адрес в сети Интернет
Аналоги зарубежных динисторов и тиристоров http://www.shematic.net/page-110.html/
Аналоги отечественных диодов http://www.radiosvit.com/publ/9-T -0-182/
Аналоги отечественных микросхем http://www.rlocman.ru/comp/koz/adv/
Зарубежные системы маркировки полупроводниковых приборов http://dims.karelia.ru/rel/mark.shtml/
Каталог аналогов отечественных диодов и стабилитронов http://ntpo.eom/electronics/analog/analog_ot_diod/1 shtml/
Каталог импортных компонентов http://www.necspb.com/impcomp/
Каталог радиокомпонентов http://e-comp.kiev.ua/
Кварцевые резонаторы http://www.quartz1 .ru/Si/lig hters.htM/
Кварцевые резонаторы http://quartzsens.ru/
Кодовая книга SMD элементов http://www.marsport.org.uk/smd/mainframe.htm/
Логотипы иностранных производителей http://www.advanced-tech.com/icjogos/ic_logos.htm/
Маркировка компонентов http://www.kruso.su/markirovka/ 36-koyefficient.html/
Микросхемы компараторов и их отечественные аналоги http://xradio.net.ru/content/docs/2007.html/
Микросхемы различных серий и цх отечественные аналоги http://ledlabs.narod.ru/data_40.html/
Оптические датчики фирмы Vishay http://www.vishay.com/optical-sensors/
Отечественные светодиоды httpV/pvpgn .nov.ru/prod ucts/leds_other/
Отечественные твердотельные оптоэлектронные реле http://lib.chipdip.ru/
Радиоэлементы фирмы Omron http://www.omron.co.ua/index.php/
Светодиодные лампы http://www.volgaelectro.ru/index.php/
Система обозначений пьезоэлектрических резонаторов http://www.re-n.ru/spravka/qwartz.php/
Справочник по отечественным и зарубежным интегральным микросхемам http://rephone.ru/arhiv-sprav.html/
Справочник по радиокомпонентам http://ra4a.narod.ru/portal/LIGHT.htm/
Справочник по радиокомпонентам http://www.dia lelectrol ux.ru/catalog/
Справочник по радиокомпонентам http://www.realchip.ru/
Справочник по разъемам http://www.symmetron.ru/suppliers/connect/sockets pdf/
Справочник по разъемам http://www.premier-electric.com/files/connectors/pan_2.htm/
Справочник по светодиодам Paralight http://www.micronica.ru/docs/paralight/paralight.shtml/
Справочник по электронным компонентам http://www.imek.su/catalog350_1.html/
Справочник по электронным компонентам http://www.term.ru/priceO.htm/
Справочники по радиокомпонентам http://cityradio.narod.ru/spr/
Справочники по радиокомпонентам http://vicgain.sd ot.ru/kondenr/kondr.02.htm/
Справочники по радиокомпонентам http://www.tdk.com/
588
Электротехнический справочник
О чем сайт Адрес в сети Интернет
Справочные данные по аналогам транзисторов и микросхем http://gete.ru/page_152.html/
Справочные данные по пассивным и активным компонентам http://www.rell.com/Pages/
Справочные данные по светодиодам фирмы «Протон» http://www.proton-orel.ru/
Справочные данные по светодиодам фирмы Kingbright http://www.kingbright.com/
Справочные данные по светодиодам фирмы ParaUght http://www.para.com.tw/products/
Справочные данные по электронным компонентам http://www.diagram.com.ua/info/
Справочные материалы по микросхемам htt p://toli k888.h 1 .ru/spra vZsprav25.htm/
Твердотельные реле фирмы Teledyne http://www.teledynerelays.com/industrialcommercial.asp/
Твердотельные реле фирмы Tyco Electronics http://www.tycoelectronic.com/
Типы реле http://www.radiorele.ru/
Фоточувствительные элементы http://www.chipdip.ru/catalog/1556.aspx/
Цветовая маркировка диодов http://www.rlocman.ru/comp/koz/diodes/dih 12.htm/
Цветовая маркировка диодов по системе JEDEC http://ra4a.narod.ru/portal/d2.jpg/
Цветовая маркировка кабелей http://nemesis.lonestar.org/ reference/telecom/cables/ / 25pair.html/
Цветовая маркировка кабелей http://www.ruscable.ru/info/lan/teldor/comment2.htm/
Цветовая маркировка конденсаторов http://www.asc-development.ru/marki rovka-19.html/
Цветовая маркировка конденсаторов http://www.terraelectronica.ru/files/notes/s60420.pdf/
Цветовая маркировка конденсаторов http://www.asc-development.ru/marki rovka-13.html/
Цветовая маркировка резисторов http://ws.belti.ru/~electron/sprav.htm/
Цветовая маркировка резисторов и конденсаторов http://pcmod.h16.ru/art/rd.html/
Цветовая маркировка трехфазных цепей http://en.wikipedia.org/wiki/ Three-phase_electric_power#Color_codes/
Цветовая маркировка элементов http://www.pryriz.org.ua/Markirovka/drosseli.htp/
Цветовая маркировка отечественных и импортных радиодеталей http://www.radiodetali.in.ua/p11 .htm/
Элементная база оптоэлектронных приборов и устройств http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook138/01 / index.html?part-003.htm
Самые популярные сайты для домашних электриков
Адрес сайта Содержание сайта
http://electro.narod.ru/ «Практическое руководство для электриков и домашних мастеров». На сайте даны конкретные инструкции по монтажу электротехнических установочных изделий, проводов и кабелей, имеются различные полезные для предварительных быстрых расчетов справочные таблицы, много различных схем
http://electro.5bb.ru/ Неплохой форум. Кроме этого дан телефон для связи, по которому можно получить бесплатные консультации по теме сайта
http://elremont.nm.ru/ «Ремонт бытовой техники своимисилами». На сайте присутствуют качественные, глубоко проработанные статьи, в которых «от и до» рассматривается процесс ремонта различной бытовой техники, а также различные смежные с этим вопросы
http://electromaster.ru/ «Союз свободных электриков». Известный и очень популярный сайт, публикующий на своих страницах большое количество информации именно практической направленности
http://homemasters.ru/modules/ articles/artide-53.html/ Статья «Дневник замены электропроводки. Ремонт квартиры в хрущевке»
http://www.energoargo.narod.ru/ «Все для энергетика». Сайт, который носит такое громкое название, на самом деле, содержит довольно много полезных материалов. Это различные нормативные документы, инструкции, паспорта, книги, журналы и многое другое
http://www.yanviktor. narod.ru/ «Электролаборатория». На сайте — информация, положения и методики испытания электрооборудования, релейной защиты, оперативным переклю- чениям, нормативно-техническая документация по охране труда, электротех- ническая литература в электронном виде, фотогаллерея и многое другое
Список литературы
589
Адрес сайта Содержание сайта
http://almih.narod.ru/ «Библиотека энергетика»
http://u m u p.narod.ru/ Техническая библиотека. Громадное количествоэлектротехнической (и не только электротехнической) литературы. Книги,инструкции, журналы, документация. В основном, все материалы в формате DjVu
http://newenergetika. narod.ru/ Информационный портал для специалистов-энергетиков, предназначенный в первую очередь для обмена опытом и профессионального общения. Сайт интересен тем, что на нем присутствует большое количество описаний новых идей й проектов в области энергетики, как уже реализованных, так и еще ожидающих своего времени
http://www.energywell.narod.ru/ pblcat1.html/ Сайт «Малая Независимая Энергетика и энергосбережение» содержит неплохую подборку статей по теме сайта, нормативные документы
http://sermir.narod.ru/train.htm/ Сайт целиком и полностью посвященный такой теме, как «Электроматериаловедение». На сайте находится учебно-методический пакет по курсу «Электротехнические материалы»
Список литературы
Алиев И. И. Электротехнический справочник. — М.: Радиософт. — 2002. — 384 с.
Алиев И. И., Казанский С. Б. Кабельные изделия. — М.: Радиософт. — 2002. — 224 с.
Беркович М. А. и др. Основы техники релейной защиты. М.: Энергоатомиздат. —
1984. — 376 с.
Бредихин А. Н., Хачатрян С. С. Справочник молодого электромонтажника распре-
делительных устройств и подстанций. — М.: Высшая школа. — 1989. — 160 с.
Гурин Н. А.} Янукович Г. И. Электрооборудование промышленных предприятий и
установок. Дипломное проектирование. Учеб, пособие. — Мн.: Высшая школа. —
1990. — 238 с.
Гусев В. И.у Ставрупов Г М. Электромонтажные работы. — М.: Просвещение. —
1986. — 208 с.
Заграничный С. Ф., Маньков В. Д. Защитное заземление и защитное зануление элек-
троустановок. — М: Политехника. — 2005. — 400 с.
Зевин М. Б. Соколов В. Г Справочное пособие молодого рабочего по надежности
электроустановок. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа. — 1987. —
160 с.
Касаткин А. С. Основы электротехники. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая
школа. — 1982. — 288 с.
Кисаримов Р. А. Практическая автоматика. — М.: Радиософт. — 2004. — 192 с.
Кисаримов Р. А. Справочник электрика. — М.: Радиософт. — 2007. — 512 с.
Китаев Ф. М., Китаев Я. А. Справочная книга сварщика. М.: Машиностроение. —
1985. — 256 с.
Коротков Г С., Членов М. Я. Ремонт электрообрудования и аппаратуры распредели-
тельных устройств. — М.: Высшая школа. — 1984. — 288 с.
Пипкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, 4-е изд.,
перераб. и доп. — М.: Высшая школа. — 1990. — 366 с.
Лихачев В. Л. Электротехника. Справочник. Том 1. — М.: Солон-Пресс. — 2003. —
560 с.
Лихачев В. Л. Электротехника. Справочник. Том 2. — М.: Солон-Пресс. — 2003. —
560 с.
590
Электротехнический справочник
Михайлов О. П., Стоколов В. Е. Электрические аппараты и средства автоматизации.
Учебник для вузов. — М.: Машиностроение. — 1982. — 184 с.
Монаков В. К. АстроУЗО. Теория и практика. — М.: Энергосервис. — 2007. — 368 с.
Монаков В. К. УЗО. Теория и практика. — М.: Энергосервис. — 2007. — 368 с.
Монаков В. К. Устройства защитного отключения (УЗО): Учеб.-справ. пособие. —
М.: Энергосервис. — 2005. — 368 с.
Монаков В. К. Учебно-справочное пособие «УЗО» — М.: Энергосервис. — 2003. —
232 с.
Новодворец Л. А. Проверка, регулировка, настройка контакторов переменного
тока. — М: Энергия. — 1979. — 96 с., ил. — (Б-ка электромонтера; Вып. 489).
Рекомендации по применению, монтажу и эксплуатации электроустановок зданий
при применении устройств защитного отключения. — М.: НМЦ ПЭУ МЭИ. —
2000. — 160 с.
Родштейн Л. А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов. Л.:
Энергоатомиздат. Ленингр. отделение. — 1989. — 304 с.
Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций, 3-е изд.,
перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат. — 1987. — 648 с.
Сидоров И. Н. Электроника дома и в саду. — М.: ИП Радиософт. — 2001. — 144 с.
Сливинская А. Г. Электромагниты и постоянные магниты. Учебное пособие по курсу
Электрические аппараты. М.: — Энергия. — 1972. — 248 с.
Таев И. С. Электрические аппараты управления. — М.: Высшая школа. — 1984 г. —
256 с.
Таев И. С. Электрические аппараты. Общая теория. М.: Энергия. — 1977. — 272 с.
Тарнижевский М. В., Афанасьева Е. И. Экономия энергии в электроустановках пред-
приятий жилищно-коммунального хозяйства. — М.: Стройиздат. — 1989. —
276 с.
Фишер Э., Гетланд X. Б. Электроника — от теории к практике. — М.: Энергия. —
1980. — 400 с.
Харечко В. Н., Харечко Ю. В. Автоматические выключатели модульного исполнения.
Справочник. М.: ООО Сименс. — 2002. — 112 с.
Харечко В. Н., Харечко Ю. В. Устройства защитного отключения. — М: МИЭЭ. —
2006. — 240 с.
Чунихин А. А. Электрические аппараты. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Энерго-
атомиздат. — 1988. — 720 с.
Шопен Л. В. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. М.: Энергия. —
1976. — 586 с. -
Электромеханические аппараты автоматики: Учеб, для вузов по спец. Электрические
аппараты/Б. К. Буль, О. Б. Буль, В. А. Азанов, В. Н. Шоффа. — М.: Высшая школа. —
1988. — 304 с.
Электронный электротехнический журнал «Я электрик!» — http://electrolibrary.info/
electrik.htm.
• > Предлагаем широкий ассортимент
технической литературы ведущих
издательств (более 2000 наименований):
• Компьютерная литература
• Радиоэлектроника
• Телекоммуникации и связь
• Транспорт, строительство
• Научно-популярная медицина,
педагогика, психология
• • Чем привлекателен наш магазин:
• низкие цены;
• ежедневное пополнение ассортимента;
• поиск книг под заказ;
• обслуживание за наличный
и безналичный расчет;
- гибкая система скидок;
* комплектование библиотек;
• обеспечение школ учебниками
по информатике;
• возможна доставка.
Наш адрес: г. Санкт-Петербург
пр. Обуховской Обороны д. 107
ст. метро Елизаровская
Справки о наличии книг по тел. 412-70-25
E-mail: admin@nit.com.ru
(рассылка ассортиментного прайс-листа по запросу)
Мы ре'хлаем с 10 до 19 часов 5ез обеда и выходных
(в убботу и воскр&ре.^с до 18 час)
Уважаемые господа!
Книги издательства «Наука и Техника»
Вы можете заказать наложенным платежом
в нашем интернет-магазине
www.nit.com.ru,
а также приобрести
> в крупнейших магазинах г. Москвы: »
ТД «БИБЛИО-ГЛОБУС» ул. Мясницкая, д. 6/3, стр. 1, ст. М «Лубянка» тел. (495) 781-19-00, 624-46-80
Московский Дом Книги ул.Новый Арбат, 8, ст. М «Арбатская »,
«ДК на Новом Арбате» тел. (495) 789-35-91
Московский Дом Книги Ленинский пр., д.40, ст. М «Ленинский пр.», «Дом технической книги» тел. (499) 137-60-19
Московский Дом Книги Комсомольский пр., д. 25, ст. М «Фрунзенская», «Дом медицинской книги» тел. (499) 245-39-27
Дом книги «Молодая гвардия» ул. Б. Полянка, д. 28, стр. 1, ст. М «Полянка» тел. (499) 238-50-01
Сеть магазинов «Новый книжный» тел. (495) 937-85-81, (499) 177-22-11
> в крупнейших магазинах г. Санкт-Петербурга:
Санкт-Петербургский Дом Книги Невский пр. 28 тел. (812) 448-23-57
«Энергия» Московский пр. 57 тел. (812)373-01-47
«Аристотель» ул. А. Дундича 36, корп. 1 тел. (812) 778-00-95
Сеть магазинов «Книжный Дом» тел. (812)559-98-28
> в регионах России:
г. Воронеж, пл. Ленина д. 4 г. Екатеринбург, «Амиталь» (4732) 24-24-90
ул. Антона Валека д. 12 «Дом книги» (343) 253-50-10
г. Екатеринбург Сеть магазинов «100 000 книг Н£ Декабристов» (343) 353-09-40
г. Нижний Новгород, ул. Советская д. 14 «Дом книги» (831)277-52-07
г. Смоленск, ул. Октябрьской революции д. 13 «Кругозор» (4812) 65-86-65
г. Челябинск, ул. Монакова, д. 31 «Техническая книга» (904) 972 50 04
г. Хабаровск Сеть книжно-канцелярских магазинов фирмы «Мирс» (4212) 26-87-30
> и на Украине (оптом и в розницу) через представительство издательства
г. Киев, Московский пр. 6, оф. 29, «Наука и Техника», ст. М «Петровка»
+38-044-468-05-83, +38-063-168-90-57
e-mail: nitkiev@gmail.com
Открылся интернет-магазин по Украине:
www.nit-book.com
Мы рады сотрудничеству с Вами!
>^НиТ Издательство «Наука и Техника»
X. издательство^^
х--- представляет новую линеику книг по электротехнике
«Электротехника. Шагаем от чайника до профи»
• ШАГ 1, Книги для начинающих
Ванюшин /И. Электротехника: первые шаги. Книга + видеокурс
Книга готовится к выходу. Лучший практический самоучитель для тех, кто делает первые шаги в
освоении практической электроники и электротехники. В нем нет «теории ради теории». Основ-
ная часть самоучителя — практика, которую с этой книгой можно легко освоить самостоятельно
в ходе экспериментов. Поможет видеокурс и описания практических работ в домашних услови-
ях при помощи легкодоступных для каждого приборов и материалов.
• ШАГ 2. Книги для домашних мастеров-электриков
Михайлов В.Е. Современная электросеть. Книга + видеокурс на DVD
Первая в стране книга для начинающих электриков с видеокурсом знакомит
читателя с устройством, проектированием, монтажом, правилами безопасной
эксплуатации, обслуживанием, ремонтом электросети современного жилища.
Книга будет полезна и тем, кто делает ремонт квартиры, и тем, кто формирует под
свои задачи электросеть строящегося коттеджа или купленной квартиры в ново-
стройке в состоянии «без отделки, после строителей».
Шмаков С. Б. Профессиональные советы домашнему электрику
Справочник содержит необходимую домашнему электрику информацию по
элементам электросети, электробезопасности, эффективным источникам
света, учету и экономии электроэнергии, электромонтажным работам,
интернет-ресурсам по практической электротехнике. Книга сопровождается
виртуальным видеокурсом и цветной вклейкой со схемами. Информация будет
полезна тем, кто хочет овладеть искусством современного домашнего
мастера-электрика.
• ШАГ 3. Книги для профи и не только...
Справочник электрика для профи и не только... Современные технологии XXI века
Растущий рынок электротехнического оборудования, инструментов требует
доведения до электриков новой информации. В справочнике сделан упор на
рассмотрение современной элементной базы. Не обойдены вниманием и тради-
ционные материалы и оборудование. Главы начинаются небольшой теоретиче-
ской частью, которая позволяет систематизировать знания и навыки. Справочник
будет полезен как профессиональным электрикам, так и домашним мастерам.
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ
СПРАВОЧНИК
Электротехнический справочник. Практическое применение современных технологий
Справочник знакомит с основными понятиями, формулами, системами единиц и
их пересчетом. Рассматриваются устройство, методики обслуживания, правиль-
ной эксплуатации, ремонта электротехнического оборудования. Дополняет
справочник большой обзор Интернет-ресурсов по электротехнике. Справочник
будет полезен как профессиональным электоикам. инжрнрпам кпнгтрукторам,
так и домашним мастерам. интернет - ма го з и и
Подробности о книгах и цены представлен
www.mt.con
□ZON.rU
IHIIIIIIIIIIIIIIIII
1012278931