Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Серия основана в 2001 году

В.П. Шеховцов

СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ
ПО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

3-е издание

Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»




znanium.com
электронно-библиотечная система

Москва ИНФРА-М
2024

   ФЗ    Издание не подлежит маркировке   
№ 436-ФЗ в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

УДК 621.3(075.32)
ББК 31.2я723
      Ш54

      Рецензенты:
         кандидат технических наук, доцент Института атомной энергетики, преподаватель электротехнических дисциплин B.C. Кузиков;
         заместитель директора ОПТ по УВР, преподаватель электротехнических дисциплин А.В. Рыдкий

      Шеховцов В.П.
Ш54 Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению : учебное пособие / В.П. Шеховцов. — 3-е изд. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 136 с. — (Среднее профессиональное образование).

         ISBN 978-5-16-013424-6 (print)
         ISBN 978-5-16-106096-4 (online)

         Рассмотрены вопросы организации и функционирования вычислительных устройств, машин и систем. Описаны логические, информационные, алгорит-мико-вычислительные основы построения систем. Значительное внимание уделено архитектурам вычислительных машин и систем, их классификациям, составным компонентам — информационно-вычислительным и коммутационно-коммуникационным средам. В качестве примера подробно представлены технические, структурные, архитектурные компоненты персональных машин и средства их комплексирования.
         Для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования».

УДК 621.3(075.32)
ББК 31.2я723




ISBN 978-5-16-013424-6 (print)
ISBN 978-5-16-106096-4 (online)



© Шеховцов В.П., 2006
© Шеховцов В.П., 2010, с изменениями

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
               Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: books@infra-m.ru http://www.infra-m.ru

Подписано в печать 03.10.2023.
               Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times.
Печать цифровая. Усл. печ. л. 8,5.
ППТ50. Заказ № 00000
ТК 77160-2103212-050416

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М» 127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
               Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

                ОГЛАВЛЕНИЕ






1. Асинхронные машины ................................ 5
1.1. Асинхронные двигатели серии 4А................. 12
    Таблица 1.1. Технические данные ................ 13
1.2. АД серии 4АР с повышенным пусковым моментом...... 17
    Таблица1.2. Технические данные ................. 17
1.3. АД серии 4АС с повышенным скольжением.......... 19
    Таблица 1.3. Технические данные ................ 19
1.4. АД серии 4А...НЛБ лифтовые .................... 21
    Таблица 1.4. Технические данные ................ 22
1.5. АД серии 4АК, 4АНК с фазным ротором ........... 23
    Таблица 1.5. Технические данные ................ 23
1.6. АД серии АИ общего назначения ................. 26
    Таблица 1.6. Технические данные ................ 27
1.7. Краново-металлургические АД серии MT и 4МТ..... 30
    Таблица 1.7. Технические данные ................ 31
1.8. Основные формулы .............................. 33
2. Аппараты защиты...................................35
2.1. Автоматические выключатели ВА.................. 37
    Таблица 2.1. Технические данные ................ 39
2.2. Автоматические выключатели А37................. 42
    Таблица 2.2. Технические данные ................ 43
2.3. Автоматические выключатели АЕ20................ 46
    Таблица 2.3. Технические данные ................ 46
2.4. Предохранители плавкие ПР, ПН, НПН............. 47
    Таблица 2.4. Технические данные ................ 48
2.5. Тепловые реле РТЛ.............................. 49
    Таблица 2.5. Технические данные ................ 49
2.6. Основные понятия и рекомендации................ 51
    Таблица 2.6. Расчетные зависимости.............. 53
3. Кабели, провода и шнуры.......................... 55
3.1. Силовые кабели с пластмассовой и резиновой изоляцией .. 56
    Таблица 3.1. Технические данные ................ 60
3.2. Провода........................................ 63

3

    Таблица 3.2. Технические данные................ 67
3.3. Шнуры ........................................ 74
    Таблица 3.3. Технические данные................ 76
3:4. Длительно допустимые токовые нагрузки на кабели, провода и шнуры с резиновой и пластмассовой изоляцией .. 77
    Таблица 3.4. Технические данные................ 78
4. Распределительные устройства.....................81
4.1. Распределительные пункты ПР85 .................82
    Таблица 4.1. Технические данные................ 88
4.2. Шинопроводы переменного тока.................. 92
    Таблица 4.2. Технические данные................ 95
4.3. Рекомендации по выбору РУ..................... 97
5. Силовые трансформаторы и комплектные трансформаторные подстанции......................... 101
5.1. Трансформаторы класса 6^10 кВ ................. 102
    Таблица 5.1. Технические данные................106
5.2. Комплектные трансформаторные подстанции ..... 109
    Таблица 5.2. Технические данные............... 112
5.3. Рекомендации по выбору трансформаторов и КТП...112
6. Компенсирующие устройства ..................... 116
6.1. Конденсаторы и конденсаторные установки ..... 118
    Таблица 6.1. Технические данные............... 123
6.2. Синхронные двигатели ........................ 124
6.3. Рекомендации по выбору и установке ККУ....... 126
Приложение А (справочное) Аппараты защиты в сетях НН нового исполнения ................................ 129
Литература ....................................... 136

            1. Асинхронные машины





    Преобразование электрической энергии в механическую происходит при асинхронном вращении ротора и магнитного поля.
    Разность частот вращения поля статора (nс) и ротора (nр), выраженная в относительных единицах или %, называется скольжением (5).


ⁿ р.

ⁿ с



5 =

ⁿ с

пс - n
S = —-------2- -100%.
пс


    Величина и знак скольжения асинхронной машины. (Рис. 1.1).

определяют режим работы

Рис. 1.1. Механическая характеристика асинхронной машины

    В подавляющем большинстве асинхронные машины работают в двигательном режиме (5 = 0 ^ 1).
    Для оценки и сравнения пусковых свойств асинхронных двигателей (АД) моменты принято выражать в относительных единицах (Рис. 1.2) по отношению к номинальному.

М,
*

^.
М
  ном

Mₜf

Чи.
М
  ном

мин*

М
мин
М
ном

макс*

М
  макс

М
ном

М

М

5

Рис. 1.2. Зависимость тока (1₁*) и момента (M*) АД от скольжения

    Характерными точками являются:
    Мп — пусковой момент, это начальный момент, развиваемый АД непосредственно после включения в сеть при неподвижном роторе (S = 1).
Мп* > 1.
    Ммин — минимальный момент, определяет момент сопротивления на валу АД, который должен быть меньше этого, иначе АД не разгонится и будет работать с большим скольжением (S = 1 +0,6). Такой режим работы опасен для АД, так как сопровождается большими токами обмоток.
Ммин*= 0,85+0,9.
    Ммакс — максимальный момент, это наибольший момент, характеризующий перегрузочную способность АД.
    Часто Ммакс называют критическим моментом, а соответствующее ему скольжение — критическим (Sкр). Обычно SКр= 0,07+0,12.
    Мном — номинальный момент, это момент на валу АД, работающего при номинальном напряжении, нагрузке и скольжении.
    Режим, при котором статор подключен к сети, а ротор заторможен, называется коротким замыканием АД. Поэтому при S = 1 ток (Рис. 1.2) в несколько раз превышает номинальный, а режим

6

допускается в течение нескольких секунд (в начале пуска). Ввиду его кратковременности обмотка не успевает нагреться выше допустимого уровня.
    Если АД не рассчитан, то подряд несколько пусков через короткое время приводят к перегреву обмоток.
    Наибольший КПД (р) АД имеют при нагрузке 0,85^0,9 от номинального значения.
    Если АД работает с большой недогрузкой, то уменьшается его КПД и cos р. АД в силу ряда достоинств (относительная дешевизна, высокие энергетические показатели, простота обслуживания) являются наиболее распространенные из всего парка машин (90 %).
    Они выпускаются большими сериями, наиболее значительными из которых являются машины общего назначения — серии 4А, АИ и специального назначения, например, крановые — серии МТ.
    По конструкции АД делят на два типа: с фазным ротором и с короткозамкнутым ротором.
    Фазные роторы имеют изолированную обмотку, соединенную в звезду (реже в треугольник), три вывода который подключены к контактным кольцам.
    Прилегающие к контактным кольцам щетки соединены с пусковым реостатом, позволяющим изменить сопротивление роторной цепи.
    В начальный момент пуска между кольцами включается наибольшее сопротивление, что позволяет получить большой пусковой момент и ограничить пусковой ток двигателя.
    По мере разгона сопротивление в цепи ротора уменьшается, осуществляется плавный пуск.
    Подключение к кольцам регулировочного реостата позволяет изменять частоту вращения.
    Однако такое регулирование снижает КПД АД из-за больших электрических потерь в резисторах.
    Область применения — приводы с тяжелыми условиями пуска, требующие плавного пуска и разгона, в приводах с регулированием частоты вращения, например, у подъемных кранов.
    КЗ-роторы имеют неизолированную обмотку (пазы залиты алюминием или сплавами, одновременно отливаются замыкающие кольца и вентиляционные лопатки).

7

    Подавляющее большинство АД (мощностью до нескольких сот кВт) имеют ротор короткозамкнутый.
    Для увеличения пускового момента использован эффект вытеснения тока (в верхней части поперечного сечения стержня ток больше, чем в нижней).
    Регулирование частоты вращения АД при Мсопр = const производится в соответствии с зависимостью:
nр - 6f (1 - 5).
p
    Изменение скольжения (S) возможно увеличением сопротивления цепи ротора или потока.
    Первый вариант осуществим только для АД с фазным ротором (от S =1 до S = Sном), но не экономичен.
    Второй вариант осуществим при изменении питающего напряжения, но только в сторону уменьшения.
    Диапазон регулирования мал, так как S возрастает, но одновременно (пропорционально V²) уменьшается перегрузочная способность АД.
    По экономичности оба варианта, примерно, равноценны.
    Изменение частоты питающего тока возможно с помощью тиристорных преобразователей, но стоимость высока, надежность уменьшается, габариты больше, появляется несину-соидальность.
    Изменение числа полюсов статора путем переключения числа пар полюсов (р). Этот вариант наиболее распространен и дает возможность получить 2, 3 и 4 ступени регулирования, но габариты больше, плавности нет. Многоскоростные АД являются модификациями основных серий.
    Введением добавочной ЭДС в цепь фазного ротора.
    Источником может быть электромашинный или тиристорный преобразователь, имеющий на выходе частоту, равную частоте тока ротора (f = S • f _) регулируемой машины.
           ^ f,
    То есть S - —
               f,

8

Основные режимы работы электрических машин (1, т. 1, стр. 51)

          S,                     S2                        Sj              
Продолжительный           Крагковременный     Повторно-крагковременный     
За время работы        За время работы машина За время работы машина       
машина нагревается     не успевает нагреться  не успевает нагреться        
до установившейся      до установившейся      до установившейся            
температуры.           температуры, за время  температуры, за время        
11агрузка. условия     пауз охлаждается до    пауз не остывает до          
оглаждения и потери    температуры окружающей температуры окружающей       
практически неизменны. среды.                 среды.                       
                       Периоды неизменной     Периоды неизменной на> рузки 
                       нагрузки чередуются с  и пауз чередуются и регламен                       периодами отключения.  тированы (определены).       
                       Длительность периодов  Продолжительность цикла --   
                       работы:                10 мин.                      
                       10. 30. 60. и 90 мин.  1113 --- продолжительность   
                       Условное обозначение   включения                    
                       режима, например.      15, 25, 40. 60%.             
                       S2-30 мин.             Условное обозначение         
                                              режима, например.            
                                              S , - 40%                    

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов (1, т. I, стр. 46)

Класс Y   А   Е  В    F   Н      С
Т°С   90 105 120 130 155 180 Более
                              180 

9

    Условные обозначения климатического исполнения (1, т. 1, стр. 35):
У — умеренный климат,
ХЛ — холодный климат,
ТВ — тропический влажный, Т — тропический любой, О — для всех климатических условий на суше, М — для умеренно-холодного морского климата, ТМ — тропический морской, ОМ — для всех климатических условий на море, В — для всех климатических условий на суше и на море.
    Условное обозначение категории размещения:
1    — на открытом воздухе,
2    — на открытом воздухе или в помещении, где колебания
        температуры и влажности воздуха мало отличаются от атмосфернорго,
3    — в закрытых помещениях с естественной вентиляцией,
4    — в помещениях с искусственным регулированием кли        матических условий (отопление),
5    — в помещениях с повышенной влажностью.
    Условные обозначения степени защиты обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями и от попадания твердых тел внутрь корпуса (1, т. 1, стр. 44): 0    — специальная защита отсутствует,
1    — защита от проникновения внутрь оболочки большого
        участка человеческого тела (рука) и твердых тел размером более 50 мм,
2    — защита от проникновения внутрь оболочки пальцев или
        предметов длиной не более 80 мм и от проникновения твердых тел размером более 12 мм,
3    — защита от проникновения внутрь оболочки инструмен        тов, проволоки и т. д. Диаметром или толщиной более 2,5 мм и твердых тел размером более 1 мм,
4    — защита от проникновения внутрь оболочки проволоки и
        твердых тел размером более 1 мм,
5    — проникновение пыли внутрь не предотвращено полно        стью, однако работа не нарушается,

10