Какие электротехнические материалы не применяют на судах
Обновлено: 25.04.2024
На судах наиболее распространены двух- и трехпроводная системы распределения электроэнергии постоянного и переменного тока. Причем использование корпуса судна в качестве одного проводника запрещено, поэтому системы называются изолированными.
При использовании двухпроводной системы распределения электроэнергии постоянного тока все электрические потребители (ЭП) — осветительные и электронагревательные приборы, двигатели и т. д. включены по одинаковой схеме (рис. 1, а).
По трехпроводной системе на переменном токе (рис. 1,б) коммутируются электродвигатели, электронагревательные приборы (отопление и камбузное оборудование) и другие потребители, включенные на полное линейное напряжение генератора.
По двухпроводной системе на переменном токе (рис. 1,в) питаются электроосветительные и некоторые электронагревательные приборы, другое оборудование, включенное на пониженное напряжение генератора.
Канализацию электроэнергии на судах строят по магистральному или фидерному (радиальному) принципу.
В магистральной сети (рис. 2,а) к одному фидеру, идущему от ГРЩ, подключено последовательно несколько распределительных щитов РЩ, от которых питаются приемники электроэнергии. Преимущество этой системы — уменьшение числа кабелей и размеров ГРЩ, а недостатки — невозможность централизованного управления каждым приемником электроэнергии и контроля его питания, а также трудность отыскания места повреждения сети или потребителя.
В фидерной сети (рис. 2, б) распределительные щиты РЩ и щиты питания ЩП потребителей снабжаются электроэнергией непосредственно от ГРЩ по отдельным кабелям. В этом случае обеспечиваются централизованное управлением ГРЩ, автономность, контроль питания потребителей и облегчается нахождение мест повреждений в сети. Недостатком системы является увеличение размеров ГРЩ, а также числа, массы и стоимости прокладываемых кабелей.
В смешанной (фидерно-магистральной) сети (рис. 2, в) часть приемников питается по фидерной, а остальные — по магистральной сети. Практически эту систему и применяют на судах.
Ответственные потребители (механизмы энергетической установки, рулевой электропривод, пожарные насосы, брашпиль) получают питание по отдельному фидеру непосредственно от ГРЩ, а остальные — по магистральному принципу.
По назначению подключенных потребителей различают сети силовые, осветительные и слабого тока. Силовые сети передают энергию электродвигателям и нагревательным устройствам, осветительные — светильникам, сети слабого тока — средствам контроля, управления, сигнализации, телефонным и радио-трансляционным установкам.
В силовых сетях применяют кабели крупных сечений, по которым передается до 90% всей вырабатываемой электроэнергии на судне. Кабели работают в условиях включений и отключений. Силовые кабели на судах используют неодинаково. Больше всего под нагрузкой находятся кабели механизмов машинно-котельных отделений, рулевых электроприводов; меньше всего — кабели якорных и швартовных электроприводов и отдельных насосов.
Сети освещения делятся на сети основного и аварийного освещения и при питании переменным током обычно отделены от силовой сети трансформаторами (см. рис. 2,в). Сети основного освещения состоят из линий наружного, внутреннего, переносного освещения и сигнально-отличительных огней. Большое аварийное освещение — это сеть, получающая питание от АРЩ.
На практике большое аварийное освещение устраивают следующим образом. Часть светильников общего освещения, установленных в ответственных местах судна, получают питание от ГРЩ, но через щит аварийной электростанции. Таким образом эти светильники в обычных условиях используют наравне с остальными, но в аварийной ситуации они могут работать, получая питание от щита аварийной электростанции. Применяют также аварийные светильники с индивидуальными аккумуляторами, включаемыми автоматически при исчезновении напряжения в сети.
Для слаботочных сетей обычно применяют многожильные кабели с числом жил до 48 и сечениями 1; 1,5; 2,5 мм 2 .
Сети делятся на первичные и вторичные. К первичным относятся все сети, передающие энергию от ГРЩ до РЩ или к отдельным потребителям, а ко вторичным — сети, передающие энергию от РЩ к отдельным потребителям.
Для повышения надежности, экономичности и безопасности судовых сетей предусматриваются следующие меры: эксплуатационное напряжение не должно превышать 380 В переменного и 220 В постоянного тока; резервирование питания (по двум кабелям) ответственных потребителей; защита от механических воздействий, непрерывный контроль изоляции, строгое выполнение правил технической эксплуатации и безопасности труда.
Монтаж электрических проводок и узлов автоматики на судне. В помощь судовому электромонтажнику. Монтаж проводок систем автоматизации на суше и в море.
Электроизоляционные материалы
В электрических судовых устройствах применяются различные электроизоляционные материалы.
Мрамор применялся на судах старой постройки для изготовления панелей главных распределительных щитов, а также для панелей вторичных распределительных щитов и подстанций, на которых монтируются предохранители, рубильники, выключатели, электроизмерительные приборы и т. п. Недостатком мрамора как изолирующего материала является его гигроскопичность, т. е. способность впитывать влагу. Для уменьшения гигроскопичности тыловую (неотшлифованную) сторону мраморных досок покрывают масляным лаком. Для новых судовых электроустановок мрамор не применяется.
Гетинакс и текстолит. Вместо мрамора в настоящее время употребляются негигроскопичные и теплостойкие изолирующие материалы — гетинакс и текстолит. Они изготовляются путем горячей запрессовки из изоляционной бумаги (гетинакс) или хлопчатобумажной ткани (текстолит), пропитанной бакелитовой смолой.
Асбест применяется в качестве теплостойкого изолирующего материала в электронагревательных приборах; изготовляется он в виде листов (асбестовый картон) и шнура (асбестовый шнур).
Ленты изоляционные — прорезиненная (серая и черная) и из натуральной резины применяются при заделке концов проводников.
Фарфор, получаемый путем обработки каолиновой глины (каолин), — широко распространенный изолирующий материал.
Из фарфора изготовляются изоляторы и ролики, остовы патронов, наездники для полей сопротивления и другие детали электрической аппаратуры.
При ремонте и монтаже электрических машин, аппаратуры и электропроводки в качестве изолирующих материалов применяются: хлопчатобумажная пряжа, киперная лента (толщиной от 0,37 до 0,6 мм и шириной от 10 до 40 мм), тафтяная лента (толщиной от 0,24 до 0,27 мм и шириной от 12 до 35 мм), кембрик (покрытая светлым, желтым или черным эластичным лаком материя — полотно, батист и др.), прессшпан (род глянцевитого картона), миканит (тончайшие листочки слюды, склеенные между собой шеллаком), шеллак и другие электроизоляционные лаки, эбонит (твердый каучук) и др.
Электроизоляционные материалы (диэлектрики) классифицируют по агрегатному состоянию на газообразные, жидкие и твердые, по способу получения - на естественные (природные) и синтетические (искусственные); по химической природе - на органические и неорганические. По нагревостойкости твердые диэлектрики согласно ГОСТ 8865-70 разделяют на семь классов, из которых наиболее широко используются пять, данные о нагревостойкости которых приведены в табл. 2.8. На практике вместо предельной нагревостойкости используют понятие „превышение температуры изделия над температурой окружающей среды”. Для судов температура среды принимается равной 40-45 С. Помимо температуры среды при установлении допускаемого превышения температуры изделия учитывают и метод измерения его температуры, причем при измерении последней термометрами допускаемое превышение устанавливается на 5-10 С ниже, чем при измерении другими методами.
Твердые электроизоляционные материалы различают по составу, структуре и области применения» Их основные свойства и области применения даны в табл. 2.9.
Таблица 2.7. Основные свойства магнитомягких ферритов
Примечания. 1. Ферриты 6000НМ и 2000НМ — марганец-цинковые, остальные - никель-цинковые.
2. Значения Н даны для соответствующих значений μмах
Таблица 2.8. Классификация изоляционных материалов по нагревостойкости
Предельная нагревостойкость
°С
Волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка и натурального шелка, не пропитанные и не погруженные в жидкую изоляцию
То же, а также искусственный и синтетический шелка, в рабочем состоянии погруженные или пропитанные жидкими диэлектриками
Синтетические органические материалы - пленки, волокна, смолы, компаунды
Материалы на основе слюды (в том числе и на органических подложках), а также асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами
Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами, соответствующими данному классу нагревостойкости.
То же в сочетании с кремнийорганическими эластомерами
Слюда, керамические материалы, стекло, кварц или их производные, применяемые без связующих или с неорганическими составами
Примечание. К каждому классу могут относиться и другие материалы или их сочетания, для которых на основании практического опыта или результатов соответствующего испытания установлено, что они могут работать при температуре, соответствующей данному классу.
Волокнистые материалы состоят из частиц удлиненной формы - волоков. Большая часть их органического происхождения, поэтому они имеют невысокую нагревостойкость. В целях повышения последней используют волокнистые материалы неорганического происхождения на основе стеклянного волокна и асбеста. Наиболее распространены следующие волокнистые материалы: дерево, бумага к картон, фибра, лакоткани.
Пластмассы (пластики) состоят из двух компонентов - связующего и наполнителя. Связующее должно обладать способностью деформироваться под воздействием давления. Наполнитель (мелкие опилки, хлопчатобумажное, асбестовое, стеклянное волокно, слюда, бумага и т. п.) удешевляет пластмассы и улучшает их механические свойства. Изоляционные детали из них изготавливаются в основном методом прессования. Среди пластмасс, используемых без наполнителей, следует отметить полиэтилен, полистирол, винипласт.
Слоистые пластики представляют собой пластмассу, в которой наполнителем служит гот или иной листовой волокнистый материал. Наиболее распространены гетинакс, текстолит, асбогетинакс, асботекстолит, стеклотекстолит и т. п.
Из газообразных диэлектрике в, основные свойства которых даны в табл. 2.10, наиболее распространенным является воздух, который, как правило, присутствует в любом электрическом устройстве и наряду с твердыми и жидкими диэлектриками выполняет функцию электрической изоляции. Он может оказаться и внутри твердых диэлектриков при недостаточно тщательной их пропитке.
Таблица 2.9. Основные характеристики электроизоляционных материалов
Таблица 2.10. Свойства газообразных диэлектриков при нормальном давлении
Таблица 2.11. Основные свойства жидких диэлектриков
Примечания. 1. Плотность дана для нормальных условий.
2. ПМС-10Д - кремнийорганическая жидкость, отличающаяся повышенной вибростойкостью.
Жидкие диэлектрики, основные свойства которых приведены в табл. 2.11, широко применяют в электротехнической промышленности для заливки маслонаполненных трансформаторов, выключателей, силовых кабелей, конденсаторов и высоковольтных выводов изоляторов.
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ РЕМОНТЕ
§ 1. Проводниковые материалы
В качестве проводниковых материалов наиболее часто применяют металлы и их сплавы. Металлические проводниковые материалы можно разделить на две группы: материалы высокой проводимости, имеющие удельное сопротивление при нормальной температуре не более 0,05 мкОм · м, и сплавы высокого сопротивления, удельное сопротивление которых при нормальных условиях не менее 0,3 мкОм -
Материалы с высокой проводимостью применяют для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов, реле, приборов и кабелей различного рода и проводов. Наибольшее распространение получили медь, алюминий, железо и их сплавы. Основные свойства проводниковых материалов высокой проводимости даны в табл . 2.1.
Материалы высокого сопротивления используют для изготовления резисторов, нагревательных элементов, термопар и т. п. Свойства этих материалов приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.3. Основные свойства прецизионных жаростойких сплавов
Таблица 2.4. Предельные диаметры и рекомендуемые максимальные рабочие температуры проволоки из прецизионных жаростойких сплавов
Для нагревательных элементов с высокой рабочей температурой (более 200 С) используют сплавы на основе железа. Сплавы железа, никеля и хрома называют нихромами или (при повышенном содержании железа) ферронихромами. Сплавы железа, хрома, алюминия - фехралями и хромалями. В стандартах, а также в технической литературе применяют обозначение этих сплавов буквами и цифрами, которые указывают на наиболее характерные элементы, входящие в состав сплава. Буква, используемая для обозначения того или иного элемента, обязательно входит в его химическое название, но не обязательно является в нем первой. Например, буквой Б обозначают ниобий, В - вольфрам, Г марганец, Д - медь, К - кобальт, Л - бериллий,Н - никель, Т - титан, X- хром, Ю - алюминий, и т. п. Число при букве обозначает приблизительное содержание данного компонента в процентах по массе. Дополнительные цифры в начале обозначения указывают на повышенное (цифра 0) или пониженное качество сплава. Свойства этих сплавов приведены в табл 2 3.
Для термопар применяют с главы, имеющие в паре с медью или другими сплавами большую термо-ЭДС, При средних температурах используется константан, при более высоких хромель, алюмель, копель. Наиболее часто применяют следующие пары константан-медь, кодель-медь (до 350 С), хромель-медь (до 600), хромель-алюмель (до 900 С).
В табл. 2.4 приведены предельные диаметры и рекомендуемые рабочие температуры нагревательных элементов, изготавливаемых из проволоки на основе прецизионных сплавов железа.
В магнитных цепях электрических машин, аппаратов и приборов применяют нелегированную и легированную тонколистовую электротехническую сталь, изготавливаемую в виде рулонов, листов и ленты» Марку нелегированных сталей обозначают пятизначным числом. Первая цифра указывает класс по структурному состоянию и виду прокатки 1 - горячекатаная изотропная; 2 - холоднокатаная изотропная. Вторая цифра характеризует содержание кремния в стали, причем 0 соответствует содержанию кремния до 0,3% включительно. Третья цифра указывает на группу по основной нормальной характеристике. Четвертая и пятая цифры выражают значение коэрцитивной силы в А/м для определенной толщины. Наиболее широко применяют следующие марки нелегированных сталей 10848, 20848, 10895, 20895,10880, 20880,10864, 20864,20832.
Марку легированных сталей обозначают четырехзначным числом. Первая цифра имеет то же значение, что и v не легированных сталей, причем цифрой 3 обозначают холоднокатаную анизотропную текстурованную сталь. Вторая цифра указывает на процентное содержание кремния- 0 нелегированная, 1 с содержанием кремния от 0,4 до 0,8, 2 - от 0,8 до 1,8, 3 - от 1,8 до 2,8 а ; 4 от 2.8 до 3,8, 5 - от 3,8 до 4,8.
Таблица 2.5. Характеристика электротехнических сталей
Примечание. Удельные потери сталей даны при частоте 50 Гц, за исключением марки 1521, удельные потери которой даны при частоте 400 Гц
Третья цифра определяет групп по основной характеристике. Четвертая цифра указывает на порядковый номер типа стали.
Для изготовления силового электрооборудования согласно ГОСТ 21427.0-75 и ГОСТ 21427.3-75 предназначены следующие марки сталей: 3411,3412, 3413,3414- холоднокатаные текстурованные; 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, 1411, 1412, 1512, 1513, 1514, 1521-горячекатаные нетекстурованные; 2011, 2012, 2013-холоднокатаные; 10895, 10860- делегированные горячекатаные и 20895, 20880- делегированные холоднокатаные.
Основным критерием при выборе перечисленных сталей является кривая намагничивания и удельные потери (Вт/кг). Величина последних зависит от технологии обработки и толщины листа стали. Магнитные характеристики и удельные потери некоторых марок стали даны в табл. 2.5.
Пермаллои содержат от 36 до 80% никеля. Для получения тех или иных характеристик в их состав вводят дополнительно хром, молибден, медь и другие металлы. Пермаллои отличаются стабильностью характеристик и имеют повышенные значения удельного электрического сопротивления. Их применяют в измерительных трансформаторах и приборах, работающих при частотах до 200-500 кГц. Сведения о свойствах пермаллоев различных марок сведены в табл. 2.6. В обозначении марки пермаллоя буква Н указывает на никель, К - кобальт, М - марганец, X - хром, С - кремний (от латинского названия элемента силициум), Д - медь. Цифра в марке обозначает процентное содержание никеля.
Альсифер - сплав железа, алюминия и кремния - отличается большой начальной проницаемостью, величина которой зависит от соотношения входящих в него компонентов.
Таблица 2.6. Основные свойства пермаллоев
Примечания. Г. В таблице приняты следующие обозначения: Вм- максимальная индукция; Нс- коэрцитивная сипа; βΗ, Рмах - магнитная проницаемость номинальная и максимальная; р- удельное сопротивление.
2. Нижнему пределу толщины или диаметра соответствуют нижние пределы UH и Дмах и верхний предел Нс, а верхнему пределу размеров - верхние пределы, нижний предел Нс.
Альсифер из-за своей хрупкости не поддается ни ковке, ни прокатке, ни резанию. Подгонка некоторых размеров, например после литья, осуществляется шлифованием. Из альсифера изготавливают корпуса приборов, машин, аппаратов, магнитные экраны, магнитопроводы для изделий, работающих на постоянном токе или в медленно изменяющихся периодических полях. Альсифер, измельченный в тонкий порошок, применяют для изготовления сердечников высокочастотных устройств.
Основные свойства альсифера следующие: номинальная магнитная проницаемость μ и — 35 500, максимальная магнитная проницаемость Цтах= 120 000, коэрцитивная сила Нс= 1,8 А/м, удельное электрическое сопротивление р= 0,8 мкОм - м.
Ферриты отличаются от обычных ферромагнетиков сравнительно малым значением индукции насыщения, составляющей 20-25% от индукции насыщения стали, и большим удельным электрическим сопротивлением. В основном применяются сложные (смешанные) магнитомягкие ферриты, обладающие более высокими значениями магнитной индукции насыщения и удельного электрического сопротивления. Из них изготавливают сердечники трансформаторов и катушек индуктивности. Основные свойства применяющихся магнитомягких ферритов даны в табл. 2.7.
Магнитотвердые материалы, будучи один раз намагничены, длительное время сохраняют сообщенную им магнитную энергию. Эти материалы находят применение для изготовления постоянных магнитов, которые служат источником постоянного магнитного поля. Постоянные магниты широко применяют в производстве электромагнитных устройств.
Автор статьи
Читайте также: