Механічна частина

3. Механічна частина

3.1 Вимірювання струму

Величину електричного струму, що проходить через будь-яку ділянку електричного кола, вимірюють амперметром, який вмикається послідовно зі споживачем електричної енергії, що є на цій ділянці. Частину розгалуженого електричного кола з амперметрами, ввімкнутими в окремі його ділянки для виміру струмів, зображено на рис. 10. Амперметри А2 і A3 вимірюють струми, що проходять по кожній з двох паралельних гілок, амперметр А1 вимірює загальний струм, споживаний від джерела живлення. Якщо джерело живлення є джерелом постійного струму, то сума струмів, вимірюваних амперметрами А2 і A3, має дорівнювати (у межах точності вимірів) струмові, вимірюваному амперметром А1. Те ж саме має бути при живленні від джерела змінного струму, якщо всі резистори (R1, R2 і R3), застосовані у схемі, є активними. При наявності ж у схемі резисторів з реактивними чи змішаними опорами, величина струму, вимірюваного амперметром А, може бути як меншою за суму струмів, виміряних амперметрами А2 і A3, так, в окремих випадках, і дорівнювати їй.

Рис. 10. Вимірювання струмів амперметрами

При вимірюваннях струмів у колах постійного струму можуть використовуватись магнітоелектричні, електродинамічні або теплові амперметри (міліамперметри). Феродинамічні та електромагнітні амперметри можна використовувати лише у тому разі, якщо на шкалах цих приладів позначено, що вони придатні для вимірів на постійному струмі.

Якщо ж такого позначення немає, то при користуванні такими приладами можуть бути більші похибки, ніж це передбачено класом точності приладів.

При вимірюваннях струмів у колах змінного струму можуть використовуватись електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні, теплові, термоелектричні або випрямні амперметри.

Магнітоелектричні амперметри зовсім непридатні для вимірів на змінному струмі, а їх помилкове вмикання в коло змінного струму може призвести лише д0 непорозуміння, бо відсутність відхилення їхніх покажчиків від нульової позначки (навіть при значних величинах змінного струму, що проходить через них) може спонукати спостерігача до збільшення напруги (якщо спостерігач може це зробити), що призведе до пошкодження елементів схеми, чутливих до значних напруг і струмів.

Якщо величини струмів необхідно вимірювати У колах зі значними струмами, прямі вимірювання яких неможливі наявними амперметрами, то у колах постійного струму необхідно користуватися зовнішніми шунтами з приєднаними до них магнітоелектричними мілівольтметрами. У колах змінного струму користуються вимірювальними трансформаторами струму з електромагнітними, електродинамічними або феродинамічними амперметрами, розрахованими на величину номінального струму вторинних обмоток цих трансформаторів. Звичайно це 5 А, але може бути і 1 А.

3.2 Вимірювання напруги

Вимірювання напруги є чи не найбільш поширеним видом вимірювань на електричному обладнанні. У більшості випадків для вимірювань напруги змінного струму в промисловості користуються електромагнітними вольтметрами, як такими, що мають просту конструкцію, надійні при користуванні та найдешевші за вартістю серед вольтметрів інших систем сумірного класу точності.

У випадках, коли вимірювана напруга вища за 500...600 В, ці вольтметри використовують разом з вимірювальними трансформаторами напруги, здатними перетворювати змінну напругу номінальної для первинної обмотки трансформатора величини, у напругу 100 В, на яку розраховано вольтметри, призначені для роботи з цими трансформаторами. В цих випадках шкали вольтметрів градуюють у значеннях первинної (високої) напруги трансформатора. При цьому обов'язково повинен бути напис на шкалі про коефіцієнт трансформації необхідного вимірювального трансформатора напруги у вигляді дробу з номінальною первинною напругою його у чисельнику і номінальною напругою вторинної обмотки — у знаменнику.

Для вимірювань напруг змінного струму придатні й електродинамічні вольтметри, але в основному їх використовують як переносні прилади для повірки інших вольтметрів.

Досить часто для вимірювань напруг змінного струму користуються випрямними вольтметрами, що являють собою вимірювальний механізм магнітоелектричної системи, зкомбінований з напівпровідниковими випрямлячами та з додатковим опором, суміщеними в одному корпусі. Для вимірювання напруг постійного струму найдоцільніше користуватись магнітоелектричними вольтметрами, як такими, що потребують малої потужності живлення і мають значний обертовий момент вимірювального механізму, що зумовлює їх достатню надійність в експлуатації. На постійному струмі можна вимірювати напругу також приладами електродинамічної, електростатичної, електромагнітної і феродинамічної систем. У останніх двох випадках — якщо на їхніх шкалах є умовна позначка постійного струму.

В устаткуваннях, де є напруги змінного струму підвищеної чи високої частоти, можна користуватись вольтметрами електростатичної чи випрямної системи.

Напругу, що діє на будь-якій ділянці електричного кола, вимірюють вольтметрами, приєднаними паралельно з контрольованими ділянками. На схемі рис. 11 показано, як треба вмикати вольтметри для вимірювання напруг на різних ділянках електричного кола. Величину напруги мережі, чи якого іншого постачальника електричної енергії, вимірюють вольтметром V1, а величини напруг на опорах резисторів R1 і R2 — вольтметрами V2 і V3.

При вимірюваннях у електричних колах зі значними величинами опорів необхідно враховувати, що приєднання вольтметра до будь-якої ділянки кола може суттєво змінити режим її роботи.

Рис. 11. Вимірювання напруг вольтметрами

В умовах виробництва, наприклад при пошуку пошкоджень у електричних колах, величини напруг на різних ділянках кола вимірюють одним вольтметром, який почергово приєднують до різних точок кола, як це показано на рис. 12. Щоб виміряти величину напруги джерела, вольтметр за допомогою щупів приєднують до точок А і D. Для вимірювання напруги на резисторі R1 — до точок А і В, на R2 — до точок В і С, на R3 — до точок С і D.

Рис. 12. Вимірювання одним вольтметром напруг на різних ділянках електричного кола

Якщо опори R1, R2 і R3 досить великі, а то й сумірні з власним опором вольтметра, то може статись, що сума напруг, виміряних на резисторах R1, R2 і R3, буде значно меншою, ніж напруга мережі. Пояснюється це тим, що під час вимірювання напруги, коли вольтметр приєднано паралельно до якогось з резисторів, дійсна величина опору між точками приєднання щупів буде дещо меншою за величину опору відповідного резистора. При цьому буде меншим і загальний опір кола, що може призвести до збільшення величини струму в колі та величин падіння напруг на інших опорах, що є у колі (тих, на яких у даний момент величина напруги не вимірюється). Таким чином, на контрольованій ділянці величина напруги буде меншою за ту, що буде при відсутності вольтметра.

З цієї причини, наприклад при пошуку несправності в електронних схемах, недоцільно користуватися вольтметрами високих класів точності, що мають відносно невеликий опір. Доцільніше користуватись вольтметрами класу точності всього 2,5...4,0, але з великим власним опором. Саме такими бувають магнітоелектричні вольтметри, що є основою багатограничних приладів — тестерів.

У цих приладів величина власного опору становить десь 8000...20000 Ом на один вольт (тобто струм повного відхилення покажчика вольтметра становить 125...50 мкА).

Тестери, звичайно, багатофункціональні вимірювальні прилади, але їхня основна функція — вимірювання напруги. Завдяки малій величині власного споживаного струму (як і споживаної потужності) ці прилади з додатковим опором, вмонтованим у щуп, що має підсилену ізоляцію, бувають здатні вимірювати напруги величиною до 25...30 кВ.

Але, користуючись вольтметром з великим внутрішнім опором при пошуку пошкоджень у мережах з напругою до 600 В, треба пам'ятати, що ці вольтметри можуть показувати напругу на окремих ділянках мережі там, де її насправді немає. Тобто напруга там є тільки для самого вольтметра, а для якогось споживача електричної енергії, що потребує значно більшої потужності, ніж цей вольтметр, напруги зовсім не буде. Це явище виникає через наявність між проводами мережі (рис. 13) витоку електричного струму через опір ізоляції R_і1, R_і2 чи ємність С₁, С₂ між проводами. Тут показано, яким чином вольтметр, приєднаний між пошкодженим (розірваним) і непошкодженим проводом, може показувати напругу.

Величина опору ізоляції нормована, і на більшості ділянок мереж промислових підприємств не повинна бути меншою ніж 0,5 МОм. Якщо зважити на те, що власний опір вольтметра, розрахованого на вимір напруги 600 В, може становити 12 МОм (якщо струм його повного відхилення становить 50 мкА), то можна встановити, що у найгіршому випадку опір ізоляції може становити лише 1/24 частину від власного опору вольтметра. Тобто вольтметр при такому приєднанні показуватиме майже повне значення напруги. Насправді він може показувати й дещо меншу частину повної напруги, якщо врахувати наявність опору ізоляції між третім провідником і пошкодженим. Але в обох випадках показання вольтметра буде суттєвим. Щоб запобігти такій похибці, досить скористатися для вимірів якимось іншим (наприклад, електромагнітним) вольтметром, у котрого власний опір при границі виміру напруги 600 В буде становити всього приблизно 40 000 Ом. Тобто для цього вольтметра величина найменшого опору ізоляції буде вже майже у 12 разів більшою за його власний опір. Отже, при вмиканні такого вольтметра покажчик ледь ворухнеться, що свідчитиме про відсутність напруги на пошкодженому проводі.

Рис. 13. Схема, що пояснює можливість помилкового виміру напруги вольтметром при пошуку пошкоджень у мережах

Якщо ж для вимірів неможливо використати вольтметр з обмеженою величиною власного опору, то пошкоджену ділянку електричної мережі можна знайти за допомогою вольтметра з великим власним опором, приєднавши при вимірах паралельно йому резистор (чи кілька резисторів, увімкнених послідовно) з загальною величиною опору 40...50 кОм і потужністю 7... 10 Вт.

Все сказане про пошук пошкодження за допомогою високоомного вольтметра можна цілком віднести й до застосування у подібних випадках електростатичних вольтметрів, якими взагалі у таких випадках не бажано користуватися.

4. Техніка безпеки

4.1 Основні заходи безпеки під час роботи з електрообладнанням

Досвід експлуатації електроустановок показує, що для безпечної роботи поряд із засобами захисту необхідно так організувати експлуатацію, щоб була усунена можливість помилок з боку обслуговуючого персоналу.

При підготовці робочого місця з частковим або повним зняттям напруги технічні заходи проводять у такому порядку:

1.  Вимикають необхідні струмопровідні частини та проводять заходи, які виключають помилкову подачу напруги до місця проведення робіт.

2.  На вимкнутих комутаційних апаратах вивішують заборонні плакати: «Не вмикати — працюють люди!», «Не вмикати — робота на лінії!» та ін. В разі необхідності встановлюють огорожі навколо струмопровідних частин.

3.  До заземлюючого пристрою приєднують затискач переносного заземлення.

4.  Перевіряють, чи немає напруги на вимкнутій частині установки. Якщо її немає, то заземлюють цю частину до контура заземлення.

5.  Робоче місце огороджують переносними огорожами і вивішують попереджувальні і нагадувальні плакати: «Стій — висока напруга!», «Працювати тут!».

При підготовці робочого місця і в період роботи необхідно проводити такі організаційні заходи: 1) оформлення роботи нарядом або розпорядженням; 2) допуск до роботи; 3) нагляд під час роботи; 4) отримання певного порядку записів у журналі перерв у роботі, переходів на інше місце роботи, закінчення роботи. Проводячи електромонтажні роботи, електрик повинен дотримуватися вимог техніки безпеки.

Опір ізоляції вимірюють мегомметром, дотримуючись таких основних правил техніки безпеки:

1.  Вимірювання можна проводити тільки тоді, коли вимкнені всі лінії, по яких подається напруга.

2.  Необхідно переконатися у відсутності людей, що працюють на тій частині електроустановки, до якої має бути під'єднаний манометр.

3.  Перед випробуванням кабелів напругою понад 1000 В їх слід розрядити.

4.  Проводи, які приєднуються до мегомметра, повинні мати хорошу ізоляцію на відповідну напругу. Вимірювання переносними приладами і струмовимірювальними кліщами, згідно з вимогами ПТБ, повинні виконуватися двома особами. В період експлуатації ці вимірювання проводяться оперативним персоналом і роблять записи в журналі.

Вимірювання переносними приладами необхідно проводити в діелектричних рукавицях і калошах, або зі стояків на діелектричному килимку. На кабелях напругою понад 1000 В жили повинні бути рознесені одна від одної на відстань, не меншу ніж 250 мм. При вимірюванні кліщі тримають так, щоб прилад не торкався проводів вимірювальних трансформаторів. Приєднання і від'єднання приладів необхідно виконувати при знятій напрузі.

Заміну плавких вставок запобіжників слід проводити при знятій напрузі. На групових щитах, де не можна зняти напругу, допускається заміна запобіжника під напругою, але при обов'язковому вимиканні навантаження. У цьому випадку треба обов'язково користуватися окулярами і діелектричними рукавицями або ізолюючими кліщами. Заміну плавких вставок з підлоги здійснює один електрик третього кваліфікаційного розряду, а якщо на висоті, — то два електрики, один з яких має кваліфікацію не нижче третього розряду.

Електроінструмент і переносні електричні прилади повинні строго відповідати вимогам ПТБ. Робоча напруга електроінструменту має бути не вище 220 В при роботі у приміщеннях без підвищеної безпеки і 36 В — в приміщеннях з підвищеною небезпекою і поза приміщеннями. В особливо небезпечних приміщеннях при використанні електроінструменту на 36 В потрібно використовувати захисні засоби або електроінструмент на напругу 12 В.

Оболонки кабелів і проводів необхідно вводити в електроінструмент і міцно їх закріплювати для запобігання зламів і стирань. Корпус електроінструменту на напругу понад 36 В необхідно заземлювати під'єднуючи його до спеціального затискача на контурі заземлення, позначеному "З" або "Земля".

Струмопровідні частини і заземлюючий контакт штепсельних з'єднань мають бути недоступні для доторкувань. Причому розетки і вилки, що використовуються на напругу 12 В і 36 В, повинні мати колір, який різко відрізняється від кольору штепсельних з'єднань напругою 127 і 220 В. Конструктивне виконання розеток має бути таким, щоб запобігти можливості помилкового вмикання на іншу напругу.

Електроінструмент і переносні електричні світильники приєднують багатожильним гнучким проводом з ізоляцією за напругою не менше ніж 500 В.

Стан ізоляції значною мірою визначає ступінь безпеки експлуатації електроустановок. Під впливом тепла, динамічних зусиль, комутаційних і атмосферних перенапруг ізоляція старіє, стає непридатною.

Періодичний контроль ізоляції (вимірювання її опору) проводять у встановлені правилами строки і у випадку виявлення дефектів. Опір ізоляції частин електрообладнання, що не перебуває під напругою, вимірюють мегомметром. Опір ізоляції має бути не нижче 0,6 МОм, в установках до 1000 В; 1 МОм, — для електроінструменту з ізольованими ручками.

Основними способами захисту від статичної електрики є заземлення металевих частин обладнання, які можуть електризуватися, застосовування струмопровідних покриттів, підлог, взуття. Це забезпечує витікання генерованого заряду на заземлені частини. Використовують також зволоження навколишньої атмосфери, нейтралізатори, браслети.

4.2 Індивідуальні засоби захисту

Для безпеки персоналу, який обслуговує діючі електроустановки, використовують індивідуальні засоби захисту.

Умовно їх можна поділити на три основні групи:

1.  ізолюючі;

2.  огороджуючі;

3.  запобіжні.

Ізолюючі засоби захисту забезпечують електричну ізоляцію людини від струмопровідних або заземлюючих частин, а також від землі. За ступенем надійності ізолюючі засоби захисту поділяють на основні та допоміжні.

Основні ізолюючі електрозахисні засоби здатні тривалий час витримувати робочу напругу електроустановки і захищати персонал від ураження струмом при доторкуванні до струмопровідних частин, які перебувають під напругою. В електроустановках до 1000 В до них належать: ізолюючі штанги, ізолюючі й електровимірювальні кліщі, діелектричні рукавиці, слюсарно-монтажний інструмент з ізолюючими ручками, покажчики напруги, а в електроустановках понад 1000 В — ізолюючі штанги, ізолюючі та електровимірювальні кліщі, покажчики напруги.

Допоміжні ізолюючі електрозахисні засоби не здатні тривалий час витримувати робочу напругу електроустановки і захищати людину від ураження струмом при цій напрузі. Вони слугують для підсилення захисної дії основних ізолюючих засобів. В електроустановках до 1000 В до них належать діелектричні боти, килимки, а також ізолюючі підкладки і накладки, а в електроустановках понад 1000 В — діелектричні рукавиці, боти, килимки й ізолюючі підкладки.

Ізолюючі штанги існують трьох типів: оперативні — для операції з вимиканням роз'єднувачів, накладанням захисних заземлень; вимірювальні — для проведення вимірювальних операцій в установках, що перебувають під напругою; ремонтні — для проведення профілактичних ремонтних і монтажних робіт на установках під напругою.

Штанга (рис. 14) складається з робочої, ізольованої частини та ручки. Зі штангою може працювати тільки навчений персонал, при цьому в процесі роботи не можна торкатися її ізольованої частини вище обмежувального кільця.

Рис 14. Ізолююча штанга: 1, 2 — робоча й ізолююча частини; 3 — обмежувальне кільце; 4 — ручка

Ізолюючі кліщі (рис. 15) використовують для встановлення і зняття під напругою трубчастих патронів запобіжників, зняття рубильників і роз'єднувачів з ножів, ізолюючих накладок тощо. Кліщі застосовують під час роботи електроустановками напругою 6...35 кВ. В електроустановках напругою вище 1000 В при роботі з кліщами необхідно одягати діелектричні рукавиці, а при роботі із запобіжниками захисні окуляри.

Рис. 15. Ізолюючі кліщі

За допомогою покажчиків напруги перевіряють наявність або відсутність напруги на струмопровідних частинах. Ознакою наявності напруги є засвічування неонової лампи. Покажчики напруги до 1000 В можна використовувати без інших захисних засобів.

В електроустановках понад 1000 В покажчики напруги складаються (рис. 16) з робочої (корпуса, сигнальної лампи, конденсаторів, контакту, наконечника) та ізолюючої частини, а також ручки.

При роботі з покажчиком оператор повинен одягнути діелектричні рукавиці.

Діелектричні рукавиці використовують як основний захисний засіб для електроустановок до 1000 В, а як допоміжний — в електроустановках понад 1000 В. Діелектричні калоші, боти, килимки використовують тільки як допоміжні захисні засоби.

Гумові килимки виготовляють із спеціальної гуми з рифленою поверхнею. Найменший розмір килимка 0,75 х 0,75 м.

Ізолюючі підкладки — це дерев'яні підстилки з планок, які спираються на ніжки або фарфорові ізолятори. Найменші розміри підкладок 0,75 х 0,75 м. Відстань між планками не більше як 2,5 см. Висота ізоляторів не менша ніж 10 см.

Огороджуючі захисні засоби призначені для тимчасового огородження струмопровідних частин від випадкових доторкувань. До них належать переносні щити, решітки огородження, ізолюючі накладки, тимчасове переносне заземлення і попереджувальні плакати.

Запобіжні захисні засоби призначені для індивідуального захисту персоналу від світлових, теплових і механічних дій. До них належать захисні окуляри, рукавиці, захисні каски, запобіжні монтерські пояски тощо.

Перед використанням засоби захисту уважно оглядають і очищають від пилу. Особливу увагу звертають на тавро, що свідчить про придатність засобів захисту, а також дату випробування засобів захисту. Перевіряють засоби захисту відповідно до інструкцій і норм у лабораторіях.

Рис. 16. Покажчики напруги: а, б — в установках до 1000 В; в — в установках понад 1000 В; 1 — неонова лампочка;. 2 — щуп; 3, 4 — робоча й ізолююча частина покажчика; 5 — ручка

Ізолюючі штанги і кліщі випробовують не менше ніж трикратною напругою один раз на рік.

Гумові рукавиці, боти, калоші перевіряють один раз у 6 місяців, ізолюючі підставки — один раз у 3 роки.